Estudo de Nanoantenas Ópticas e aplicações em nanoenlaces eficientes

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.