توصيفگر ها :
قطبشگر , تبديل قطبش , فرامواد , فراسطح
چكيده فارسي :
ظهور فرامواد و نسل جديد آنها موسوم به فراسطحها، چشمانداز نويني را در كنترل امواج الكترومغناطيسي فراهم ساخته است. اين ساختارهاي مصنوعي با ابعاد كسر طولموج، امكان تنظيم دقيق پارامترهايي همچون فاز، دامنه و قطبش امواج را در گسترهي وسيعي از فركانسها ايجاد ميكنند. در اين پژوهش تمركز بر طراحي و تحليل قطبشگرهاي مبتني بر فراسطح بوده است كه به دليل ضخامت كم، وزن سبك و قابليت عملكرد چندباند، جايگزيني كارآمد براي قطبشگرهاي حجيم و مرسوم محسوب ميشوند.
ابتدا مباني نظري فرامواد، فراسطحها و اصول قطبش امواج مرور شده و سپس مدلسازي رفتار الكترومغناطيسي فراسطحها از طريق روشهاي مدار معادل، حساسيت سطحي و شبيهسازي المان محدود ارائه گرديد. در ادامه، طراحي قطبشگرهاي تكباند و چندباند مورد بررسي قرار گرفته و ساختارهاي پيشنهادي براي تبديل قطبش در باندهاي فركانسي معرفي شدند. نتايج شبيهسازيها نشان ميدهد كه قطبشگرهاي مبتني بر فراسطح ميتوانند با بازدهي بالا، پايداري زاويه مناسب و پهناي باند گسترده عمل نمايند.
از مهمترين دستاوردهاي اين تحقيق ميتوان به ارائهي ساختارهاي جديد در طراحي قطبشگرهاي چند لايه نازك اشاره كرد. اين نتايج افقهاي تازهاي را براي كاربرد فراسطحها در حوزههاي مخابرات نسل پنجم و ششم (5G/6G)، رادارهاي پيشرفته، تصويربرداري امنيتي و ادوات نوري و كوانتومي فراهم ميسازد.
چكيده انگليسي :
The emergence of metamaterials and their new generation, known as metasurfaces, has opened up novel perspectives for the control of electromagnetic waves. These artificial structures, with subwavelength dimensions, enable precise manipulation of parameters such as phase, amplitude, and polarization of waves over a broad frequency range. This research focuses on the design and analysis of metasurface-based polarizers which, due to their low thickness, lightweight nature, and multiband capability, provide an efficient alternative to bulky and conventional polarizers.
First, the theoretical foundations of metamaterials, metasurfaces, and the principles of wave polarization are reviewed, followed by modeling of the electromagnetic behavior of metasurfaces using equivalent circuit methods, surface sensitivity analysis, and finite element simulations. Subsequently, the design of single-band and multiband polarizers is investigated, and proposed structures for linear-to-circular polarization conversion in various frequency bands are introduced. Simulation results demonstrate that metasurface-based polarizers can achieve high efficiency, wide bandwidth, and stable angular performance. One of the most significant contributions of this work is the introduction of a novel approach to designing thin multilayer polarizers. These findings pave the way for new applications of metasurfaces in advanced domains such as fifth and sixth-generation (5G/6G) communications, next-generation radars, security imaging, as well as optical and quantum devices.