Estudo de Nanoantenas Ópticas e aplicações em nanoenlaces eficientes

dc.contributor.advisor1COSTA, Karlo Queiroz da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7932708321834647
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-4393-3217
dc.contributor.memberCOSTA, Karlo Queiroz da
dc.contributor.memberCOSTA, Marcos Benedito Caldas
dc.contributor.memberCRUZ, André Felipe Souza da
dc.contributor.memberSOUZA, Janilson Leão de
dc.contributor.memberSOUZA, Nadson Welkson Pereira de
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7932708321834647
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7636226766852440
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8342943140907725
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4973725068653931
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1436049024828571
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-4393-3217
dc.contributor.member1ORCIDxxx
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-0860-3167
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-3675-5694
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-5106-2170
dc.creatorAMARAL, Paulo Rodrigues
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5155891301567484
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0009-0009-5452-8808
dc.date.accessioned2026-09-17T16:57:49Z
dc.date.available2026-09-17T16:57:49Z
dc.date.issued2025-11-07
dc.description.abstractIn this work, a theoretical study is presented on the application of plasmonic nanoantennas in wireless optical nanolinks. The transmitting unit is driven by a Gaussian-beam source with a wavelength of 1153 nm. The transmitting antennas used in the links include a dipole antenna, a Yagi–Uda antenna, and a Yagi–Uda–loop antenna. The base structure of the Yagi–Uda–loop array consists of a dipolar radiator, a director element, three reflector elements, and a loop surrounding the dipole. The antenna modeling was carried out using the integral–algebraic solution of the radiation equations by means of the linear Method of Moments (MoM). For the isolated transmitting nanoantennas, the input impedance, current distribution, radiation pattern and near-field electric field were investigated. In the nanolinks analysis, three transmitter/receiver configurations were considered: Yagi–Uda–loop/dipole, Yagi–Uda/dipole and dipole/dipole. For each configuration, the power delivered to a load connected to the receiving antenna was evaluated as a function of the distance between transmitter and receiver. A performance comparison was also carried out with a bifilar optical transmission line (OTL) used as a wired link reference. The results show that the Yagi–Uda–loop/dipole nanolink exhibits an improvement of approximately 5 dB in power transmission compared to the dipole/dipole nanolink and 3.2 dB compared to the Yagi–Uda/dipole configuration. Furthermore, wireless nanolinks based on Yagi–Uda–loop, Yagi–Uda, or dipole antennas demonstrate superior performance compared to the wired link for distances greater than approximately 30 µm. Finally, the nanolinks were optimized through conjugate impedance matching, aiming to maximize power transfer to the load. The optimized nanolinks showed an average increase of approximately 4.1 dB compared to the non-optimized cases, with the Yagi–Uda–loop/dipole nanolink remaining the most efficient configuration.
dc.description.resumoNeste 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.
dc.description.sponsorshipFAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas
dc.identifier.citationAMARAL, Paulo Rodrigues. Estudo de Nanoantenas Ópticas e aplicações em nanoenlaces eficientes. Orientador: Karlo Queiroz da Costa. 2025. 157 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: . Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18748
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18748
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source.uriDisponível via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectNanoantena Yagi-Uda-espira
dc.subjectFeixe Gaussiano
dc.subjectNanoenlace óptico sem fio
dc.subjectMétodo dos momentos.
dc.subjectNanoantena Yagi-Uda-loop
dc.subjectGaussian beam
dc.subjectWireless optical nanoenlace
dc.subjectMethod of moments.
dc.subject.areadeconcentracaoTELECOMUNICAÇÕES
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.linhadepesquisaELETROMAGNETISMO APLICADO
dc.titleEstudo de Nanoantenas Ópticas e aplicações em nanoenlaces eficientes
dc.typeTesept_BR

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