MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)Caltech17358
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a690
■1001  ▼aShayegan,  Komron  Joseph.
■24510▼aNanophotonic  Engineering  of  Thermal  Emitters
■260    ▼a[Sl]▼bCalifornia  Institute  of  Technology▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a118  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Atwater,  Harry  Albert.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--California  Institute  of  Technology,  2025.
■520    ▼aThermal  emission  is  our  most  ubiquitous  light  source,  as  all  objects  with  non-zero  temperature  emit  this  type  of  radiation.  Consequently,  our  ability  to  shape  the  spectral  and  directional  properties  of  thermally  emitted  and  absorbed  light  by  structures  is  both  intriguing  at  a  fundamental  level  and  has  practical  implications  for  infrared  light  sources,  radiative  cooling,  and  energy  harvesting  systems.  To  impart  desired  properties  to  emitted  radiation,  nanophotonic  designs  where  subwavelength  features  are  patterned  into  structures  have  proved  effective  in  preliminary  demonstrations  of  engineered  nanoscale  control  of  thermal  emission.In  this  thesis,  we  leverage  nanophotonic  designs  to  demonstrate  new  phenomena  in  the  context  of  thermal  emission.  We  first  use  a  guided-mode  structure  made  of  α-Si  to  resonantly  couple  to  magneto-optically  active  InAs.  The  magneto-optic  response  is  a  common  effect  used  in  nonreciprocal  optical  elements,  which  we  use  here  to  directly  observe  a  violation  of  the  Kirchhoff  thermal  radiation  law,  a  strict  equality  in  the  spectral,  directional  absorptivity  and  emissivity.  This  demonstration  is  significant  in  two  ways:  first,  it  opens  new  avenues  to  design  thermal  emitters  with  distinct  spectral,  directional  emissivity  and  absorptivity  properties,  and  second,  it  confirms  theoretical  predictions  which  have  long  lacked  experimental  confirmation.We  then  extend  this  experimental  Kirchhoff  violation  to  a  broadband,  directive  thermal  emitter.  The  nanophotonic  design  to  achieve  this  is  a  deeply  subwavelength  structure  of  gradient  epsilon-near-zero  InAs  layers  that  couple  to  a  Berreman  mode.  The  angular  selectivity  is  determined  by  the  stack  thickness,  while  the  broadband  spectral  range  of  the  effect  is  imparted  by  the  closely  spectrally  separated  epsilon-near-zero  wavelengths.Finally,  we  theoretically  and  experimentally  lay  the  groundwork  for  a  thermal  lens,  where  emitted  radiation  is  directed  to  a  focus  a  given  distance  above  the  surface  of  the  structure.  Using  a  combination  of  coupled  dipole  approximation,  global  optimization,  and  experimental  measurements,  we  realize  the  necessary  collective  and  local  resonance  conditions  for  this  effect.
■590    ▼aSchool  code:  0037.
■650  4▼aCooling
■650  4▼aEnergy  conversion
■650  4▼aSpectrum  analysis
■650  4▼aFourier  transforms
■650  4▼aSemiconductors
■650  4▼aLasers
■650  4▼aMagnetic  fields
■650  4▼aElectric  fields
■650  4▼aDesign
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■650  4▼aOptics
■650  4▼aRadiation
■690    ▼a0752
■690    ▼a0389
■690    ▼a0537
■71020▼aCalifornia  Institute  of  Technology▼bEngineering  and  Applied  Science.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0037
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358812▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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