Electromagnetic fields and applications for anisotropic/photonic structures

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος αφορά τoν σχεδιασμό κεραίας με σκοπό την εμφύτευση της σε περιβάλλον ανθρώπινου ιστού. Πιο συγκεκριμένα, η κεραία προορίζεται για την ενσωμάτωση της σε εφαρμογές τύπου βηματοδότη, δηλαδή σε εφαρμογές που έχουν ως περιβάλλον την μορφολογία του ανθρώπινου στήθους. Επιπλέον πραγματοποιείται εκτενής συγκριτική μελέτη όλων των συνδυασμών των τεχνικών σμίκρυνσης που αναφέρονται στην βιβλιογραφία, προκειμένου να εξαχθεί ένας οδηγός για τους σχεδιαστές εμφυτεύσιμων κεραιών, όσον αφορά τις δυνατότητες σμίκρυνσης που προσφέρει ο κάθε συνδυασμός και επομένως να διευκολύνει την διαδικασία σχεδίασης. Το δεύτερο, και κύριο μέρος, της διδακτορικής διατριβής πραγματεύεται την επίλυση ηλεκτρομαγνητικών (ΗΜ) προβλημάτων διαφόρων τύπων. Αρχικά, αναπτύχθηκε μια μέθοδος με σκοπό τον υπολογισμό του σκεδαζόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου από κυλινδρικούς σκεδαστές, με άπειρο μήκος κατά μήκος του άξονα του κυλίνδρου. Κύριος πυλώνας της μεθόδου αυτής αποτέλεσε η χρήση των Coupled Fields Volume Integral Equations (CFVIEs), καθώς και η ανάπτυξη των άγνωστων πεδίων σε αναπτύγματα τύπου Dini. Η μέθοδος αυτή μπορεί να χειριστεί με ευκολία ηλεκτρικά μεγάλες διατάξεις, οι οποίες αποτελούνται από ισοτροπικά/ανισοτροπικά υλικά, ακόμη και με υψηλή ανομοιογένεια. Στην συνέχεια, αναπτύχθηκε υπολογιστική μέθοδος για την εξαγωγή των κυματαριθμών αποκοπής για την περίπτωση του κυλινδρικού κυματοδηγού κυκλικής διατομής, με μεταλλικά τοιχώματα. Η μέθοδος αυτή, επίσης, στηρίχθηκε στις CFVIEs καθώς και στα αναπτύγματα τύπου Dini. Τέλος, αναπτύχθηκε ασυμπτωτική μέθοδος για τον υπολογισμό των μιγαδικών συντονισμών των Whispering Gallery Modes (WGM) για την περίπτωση κυλινδρικού συντονιστή. Για την εξαγωγή των ασυμπτωτικών εκφράσεων χρησιμοποιήθηκε η συνάρτηση Airy.