Estudio de las propiedades ópticas de estructuras fotónicas con inclusiones de grafeno y variación espacial gradual de sus materiales [recurso electrónico]

En este trabajo se presenta el estudio de las propiedades ópticas de tres diferentes sistemas ópticos, que comprenden estructuras con variación gradual de sus propiedades ópticas (sistemas tipo graded), sistemas con inclusión de capas de grafeno y cristales fotónicos 2D. En el Capítulo 1, se propone un sistema tipo graded, formado por capas de metal y aire, en el cual se considera una variación gradual del ancho de cada una de las bi-capas de metal-aire en la estructura, manteniendo constante la cantidad de material. Se muestra que la variación de los anchos de las bi-capas modifica las condiciones de resonancia asociadas a los sistemas periódicos, favoreciendo la reorganización del campo eléctrico al interior de la estructura, lo que origina la aparición de bandas de transmisión en frecuencias para las cuales los sistemas periódicos, con similar cantidad de material, presentan brechas fotónicas. Por otra parte, en el Capítulo 2 se propone un cristal fotónico 1D formado por capas de materiales dieléctrico, grafeno y un metamaterial con respuesta eléctrica negativa anisotrópica uniaxial, se encuentra que este tipo de cristal fotónico, modifica su respuesta óptica alrededor de la frecuencia del plasmón-polaritón del metamaterial con la variación del potencial químico del grafeno. Así mismo, en el Capítulo 3 se investiga la estructura de bandas fotónica de un cristal fotónico 2D formado por barras rectangulares de metal en aire, se encontro que este tipo de sistemas presenta bandas con poca dispersión, las cuales están asociadas a una alta localización de la radiación electromagnética en la superficie de las barras, junto con la reorganización de la estructura de bandas que depende de su geometría. Los diferentes métodos numéricos utilizados, así como la forma de aplicarlos en cada una de las estructuras estudiadas, son explicados y ampliados en cada uno de los capítulos