Orazbayev, Bakhtiyar
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Orazbayev
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Bakhtiyar
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Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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Publication Open Access Advanced metamaterials for high resolution focusing and invisibility cloaks(2016) Orazbayev, Bakhtiyar; Beruete Díaz, Miguel; Ingeniería Eléctrica y Electrónica; Ingeniaritza Elektrikoa eta ElektronikoaLos metamateriales, descendientes de los dieléctricos artificiales, tienen parámetros electromagnéticos inusuales y proporcionan más posibilidades que los dieléctricos naturales para el control de la propagación de la luz. Los metamateriales han posibilitado la obtención de medios doblemente negativos, gracias a la capacidad que ofrecen para controlar tanto la permitividad y la permeabilidad. La primera realización experimental de un medio de ese tipo dio un enorme impulso a la investigación en el campo del electromagnetismo. Como resultado, se han desarrollado desde entonces muchos dispositivos electromagnéticos fascinantes, incluyendo lentes de metamateriales, dispositivos de control de dirección de haz e incluso capas de invisibilidad. Las posibles aplicaciones de los metamateriales no se limitan a estos dispositivos y se pueden aplicar en muchas áreas como las telecomunicaciones, sistemas de seguridad, detección biológica y química, la espectroscopía, nanoóptica integrada, la nanotecnología, los sistemas de imágenes médicas, etc. El objetivo de esta tesis doctoral, realizada en la Universidad Pública de Navarra en colaboración con la Universidad de Texas en Austin, el Centro de Tecnología Nanofotónica de Valencia de la UPV y el King’s College London, es contribuir al desarrollo de dispositivos basados en metamateriales, incluyendo su fabricación y, cuando sea posible, la verificación experimental. La tesis no se centra en una sola aplicación o dispositivo, sino que trata de proporcionar una extensa exploración de diferentes dispositivos de metamateriales. Los resultados de la misma son los siguientes: Se presentan tres lentes de diferentes diseños basados en un metamaterial fishnet: una lente zonada de ancha banda, una lente Soret y una lente de Wood. Todas las lentes han sido experimentalmente realizadas, demostrando un buen acuerdo con el análisis numérico. Por otra parte, se ha demostrado una capa de invisibilidad ultrafina basada en una metasuperficie, un caso 2D de metamaterial, construida con resonadores de anillo. Se ha realizado un análisis numérico, y experimental confirmando el comportamiento de invisibilidad dentro de un rango de frecuencias y de ángulos relativamente amplios. Además, se presenta un diseño de una capa de invisibilidad basada en la óptica de transformación para la luz difusa. Se demuestra, que mediante la restricción de la capa para trabajar en una sola dirección es posible obtener un rendimiento de camuflaje ideal bajo las condiciones de iluminación transitoria, que normalmente está fuera de alcance en los diseños típicos de capas de invisibilidad. Por último, se presenta la demostración teórica de tres diferentes dispositivos de control del haz basados en metamateriales de grafeno. El metamaterial de grafeno utilizado permite controlar dinámicamente el ángulo de salida de la radiación con velocidad ultra alta.