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Acesso aberto (Open Access)
Estudo de Nanoantenas Ópticas e aplicações em nanoenlaces eficientes
(Universidade Federal do Pará, 2025-11-07) AMARAL, Paulo Rodrigues; COSTA, Karlo Queiroz da; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647; https://orcid.org/0000-0003-4393-3217; COSTA, Karlo Queiroz da; COSTA, Marcos Benedito Caldas; CRUZ, André Felipe Souza da; SOUZA, Janilson Leão de; SOUZA, Nadson Welkson Pereira de; http://lattes.cnpq.br/7932708321834647; http://lattes.cnpq.br/7636226766852440; http://lattes.cnpq.br/8342943140907725; http://lattes.cnpq.br/4973725068653931; http://lattes.cnpq.br/1436049024828571; https://orcid.org/0000-0003-4393-3217; xxx; https://orcid.org/0000-0003-0860-3167; https://orcid.org/0000-0003-3675-5694; https://orcid.org/0000-0001-5106-2170
Neste trabalho, é apresentado um estudo teórico sobre a aplicação de nanoantenas plasmônicas em nanoenlaces ópticos sem fio. A alimentação da unidade transmissora é realizada por uma fonte do tipo feixe Gaussiano, com comprimento de onda de 1153 nm. As antenas transmissoras utilizadas nos enlaces incluem uma antena dipolo, uma antena Yagi–Uda e uma antena Yagi–Uda–espira. A estrutura base do arranjo Yagi–Uda–espira é composta por um elemento radiante dipolar, um elemento diretor, três elementos refletores e uma espira ao redor do dipolo. A modelagem das antenas foi realizada utilizando a solução integral-algébrica das equações de radiação, pelo Método dos Momentos (MoM) linear. Para as nanoantenas transmissoras isoladas, foram investigadas a impedância de entrada, a distribuição de corrente, o diagrama de radiação e o campo elétrico próximo. Na análise dos nanoenlaces, foram consideradas três configurações transmissor/receptor: Yagi–Uda–espira/dipolo, Yagi–Uda/dipolo e dipolo/dipolo. Para cada configuração, avaliou-se a potência entregue a uma carga conectada à antena receptora em função da distância entre o transmissor e o receptor. Também foi realizada uma comparação de desempenho com uma linha de transmissão óptica bifilar (OTL), utilizada como referência de enlace com fio. Os resultados mostram que o nanoenlace Yagi–Uda–espira/dipolo apresenta uma melhoria de aproximadamente 5 dB na transmissão de potência em relação ao nanoenlace dipolo/dipolo e de 3.2 dB em relação ao nanoenlace Yagi–Uda/dipolo. Além disso, os nanoenlaces sem fio, baseados em antenas Yagi–Uda–espira, Yagi–Uda ou dipolo, apresentam desempenho superior ao enlace com fio para distâncias acima de aproximadamente 30 µm. Por fim, realizou-se a otimização dos enlaces por meio do casamento de impedância conjugado, com o objetivo de maximizar a transferência de potência para a carga. Os nanoenlaces otimizados apresentaram um aumento médio de aproximadamente 4.1 dB em comparação com os não otimizados, permanecendo o enlace Yagi–Uda–espira/dipolo como o mais eficiente.