הסיפור של האחים וילבור ואורוויל רייט מתחיל בחנות אופניים באוהיו, ארה"ב. החלום של האחים רייט היה לעוף והם המציאו ובנו מכונות משונות מחלקי אופניים ישנים וחלקים נוספים שיצרו בעצמם.
ההצלחות הראשונות שלהם היו עם דאונים – הם אמנם הצליחו לדאות, אך דאיה תלויה בחסדי הרוח ומזג האוויר, ולאחים זה לא הספיק. הם חלמו על כלי טיס שהם יוכלו לשלוט בו, לכוון אותו באוויר ולעבור מרחקים גדולים. האתגר הבא שלהם היה כלי תעופה ממונע, אך הם לא מצאו מנוע מתאים – אף יצרן מנועים באותה תקופה לא ידע לייצר מנוע חזק מספיק וקל דיו. לאחים לא נותרה ברירה, אלא לבנות מנוע כזה בעצמם.
ב-17 בדצמבר 1903 המריא אורוויל רייט בפעם הראשונה באוויר במכונה מוזרה שאנחנו היום קוראים לה מטוס. הטיסה הראשונה נמשכה 59 שניות בלבד למרחק של 260 מ' ונרשמה בהיסטוריה כטיסה הראשונה במטוס מאויש וממונע.
בשנים שלאחר מכן, המשיכו האחים רייט לפתח דורות חדשים ומתקדמים יותר של מטוסים. הם לא פרסמו את הצלחותיהם עד שעלה בידם לרשום פטנטים ולהשיג חוזים מסחריים. בשנת 1908 האחים נסעו לצרפת לחשוף את ההמצאה שלהם וזו יצרה התרגשות כבירה ברחבי העולם. שנה לאחר מכן, פנה אליהם הצבא האמריקאי כדי שייצרו עבורו מטוסים מיוחדים, ו"האחים המעופפים" הקימו את חברת רייט לייצור ולשיווק כלי תעופה. השאר, כמו שאומרים, הוא היסטוריה.
מאז ועד היום, מגיעים בכל שנה ב-17 בדצמבר חובבי תעופה לחוף הים בעיירת kitty Hawk שבצפון קרולינה בארה"ב, ממנו המריאו האחים רייט בטיסתם הראשונה, כדי לציין את יום השנה לאותה טיסה היסטורית. השנה מציינים בעולם 112 שנים לתחילת עידן התעופה המודרנית, אז ניצלנו את ההזדמנות לשוחח עם פרופ' אבי זייפרט, ראש המעבדה לאווירודינמיקה מבית הספר להנדסה מכנית של אוניברסיטת תל אביב.
מציאת שיטות להקטנת צריכת הדלק
פרופ' זייפרט עומד בראש קבוצת מחקר המנסה לפתח שיטות לבקרת זרימה פעילה active flow control)) המשתמשות במפעלי זרימה חדשניים, אשר יחד עם מערך חיישנים ומערכות בקרה מסוגלים לשנות את מאפייני שדה הזרימה - שכבתית (תנועה בשכבות מקבילות ללא הפרעה בין השכבות) וערבולית (זרימת נוזל באופן לא מסודר). לכל השיטות האלו מטרה משותפת - לשפר את האווירודינמיקה של זרימת הנוזל סביב ובתוך גופים, וכך לשפר את היעילות ולהקטין את התצרוכת האנרגטית (הדלק הנצרך להנעה) של כלי רכב שונים.
אז מה השתנה בעולם התעופה מאז טיסתם הראשונה של האחים רייט?
"אין ספק שהיום תעופה זה משהו יומיומי. המטוסים היום מהירים וגדולים יותר, נוחים, שקטים ובעיקר ממוכשרים, חשמליים וממוחשבים יותר," אומר פרופ' זייפרט. " יעילות מערכות ההנעה גדלה באופן משמעותי וזיהום האוויר הנפלט ממערכות ההנעה הופחת גם הוא – החלקיקי, הכימי והאקוסטי."
האם נכון לומר שהיתה התקדמות הדרגתית, אך לא מהפכות בתחום?
"זה בהחלט נכון. התקדמות התעופה הינה הדרגתית, והיא נובעת מכך שמדובר בתחום בו תלויים חיי אדם," משיב פרופ' זייפרט. "התעשייה הינה מאוד שמרנית גם בגלל העלות הגדולה של פיתוח וייצור של מטוסים. יש סיבה שהיום בעולם יש רק שתי חברות המייצרות מטוסי נוסעים גדולים – איירבאס ובואינג. פרק הזמן שעובר בין תחילת תכנון של מטוס חדש ועד שהוא יוצא לשוק יכול להגיע ל-20-10 שנה. ההשקעה הכלכלית היא עצומה ואין תמריצים בשוק כזה להימורים גדולים. את הטכנולוגיות החדשות והניסיוניות יותר אפשר לראות בכלי טיס צבאיים (שם הצורך בחדשנות מאוד גדול) או במזל"טים ובכלים לא מאוישים אחרים, שבהם טעויות לא עולות בדרך כלל בחיי אדם".
"אך חשוב להבין שבתחום הזה כל שינוי קטן הוא מאוד משמעותי. הפחתה של צריכת הדלק של מטוסים, אפילו באחוזים בודדים, יכולה להוות חסכון של מיליארדים בצריכת הדלק וגם הפחתה משמעותית בזיהום האוויר שיוצר המטוס. הדבר נכון גם לגבי מערכות תחבורה קרקעיות מהירות, כדוגמת כלי רכב כבדים בכביש המהיר וטורבינות רוח גדולות."
צפו בפרופ' אברהם זייפרט מספר על הפטנט הייחודי שפיתח בהנדסת מטוסים ועל יתרונותיו
האתגרים בדרך לכלי רכב פרטי מעופף
ומה האתגרים שנשארו בתחום? "החסם הטכנולוגי המשמעותי ביותר כיום נובע מהתקרבות מהירות הטיסה למהירות הקול. כשטסים במהירויות כאלו נוצרים גלי הלם על כלי הטיס, המגדילים באופן משמעותי ביותר את תצרוכת הדלק. גם אם קיימת טכנולוגיה שיכולה לאפשר טיסה מסחרית מהירה יותר, אין בה הגיון כלכלי. כדי שישתלם לחברות התעופה להשקיע במטוסים מהירים קצת יותר, הן תצטרכנה להכפיל או לשלש את מחיר כרטיסי הטיסה, וברור שזה אינו תמחור ריאלי, גם תמורת הקטנה משמעותית של זמן הטיסה, במיוחד עקב הצורך בבדיקות ביטחוניות ובטיחותיות ממושכות לפני ואחרי כל טיסה."
"אני סבור שבעתיד נראה התפתחויות בתחום של כלי הטיס האישיים – כלי רכב פרטי מעופף, חשמלי ואוטונומי לחלוטין, שיוכל להמריא מגג או חצר הבית שלנו עד ליעד אליו נרצה להגיע. אך הדרך לכלי טיס כאלה עדיין ארוכה. העלות של נסיעה כזאת יקרה בהשתמש בטכנולוגיות נוכחיות בפקטור של עשרות מונים לעומת נסיעה לאותו יעד במכונית, בגלל תצרוכת האנרגיה הגבוהה ועלות הייצור של כלי הטיס עצמו. מעבר לעלות, יש את עניין הבטיחות – איך נמנע תאונות במצב תיאורטי של אלפי כלי רכב מעופפים בנפח אוויר מוגבל? הניהול האוטומטי של המרחב האווירי הינה אחת הבעיות העיקריות."
"הפתרון של בעיות אלו נמצא במחקר אינטנסיבי במרכזים רבים בעולם וגם באוניברסיטת תל אביב, עם ההתפתחות בתחום הבינה המלאכותית וכלי הרכב האוטונומיים. גם עלות הייצור תרד משמעותית. מחויבת ההתקדמות גם בתחום הדפסה תלת-מימדית איכותית וזולה, שימוש בחומרים מרוכבים והמצאת חומרים חדשים וקלים יותר ושיטות מתקדמות של בקרת טיסה וזרימה."
עד שיגיעו המכוניות המעופפות שיחסכו לכולנו את זמן העמידה בפקקים, אפשר להגיד תודה לאחים רייט שהחלום שלהם להגיע לשמיים שינה את העולם שכולנו חיים בו.
ומה אם חלום התעופה שהתחיל בתחילת המאה העשרים בצפון קרולינה יסתיים בגג הבית שלך?
24 דצמבר 2015
הכל התחיל משני אחים בחנות אופניים
הסיפור של האחים וילבור ואורוויל רייט מתחיל בחנות אופניים באוהיו, ארה"ב. החלום של האחים רייט היה לעוף והם המציאו ובנו מכונות משונות מחלקי אופניים ישנים וחלקים נוספים שיצרו בעצמם.
ההצלחות הראשונות שלהם היו עם דאונים – הם אמנם הצליחו לדאות, אך דאיה תלויה בחסדי הרוח ומזג האוויר, ולאחים זה לא הספיק. הם חלמו על כלי טיס שהם יוכלו לשלוט בו, לכוון אותו באוויר ולעבור מרחקים גדולים. האתגר הבא שלהם היה כלי תעופה ממונע, אך הם לא מצאו מנוע מתאים – אף יצרן מנועים באותה תקופה לא ידע לייצר מנוע חזק מספיק וקל דיו. לאחים לא נותרה ברירה, אלא לבנות מנוע כזה בעצמם.
ב-17 בדצמבר 1903 המריא אורוויל רייט בפעם הראשונה באוויר במכונה מוזרה שאנחנו היום קוראים לה מטוס. הטיסה הראשונה נמשכה 59 שניות בלבד למרחק של 260 מ' ונרשמה בהיסטוריה כטיסה הראשונה במטוס מאויש וממונע.
בשנים שלאחר מכן, המשיכו האחים רייט לפתח דורות חדשים ומתקדמים יותר של מטוסים. הם לא פרסמו את הצלחותיהם עד שעלה בידם לרשום פטנטים ולהשיג חוזים מסחריים. בשנת 1908 האחים נסעו לצרפת לחשוף את ההמצאה שלהם וזו יצרה התרגשות כבירה ברחבי העולם. שנה לאחר מכן, פנה אליהם הצבא האמריקאי כדי שייצרו עבורו מטוסים מיוחדים, ו"האחים המעופפים" הקימו את חברת רייט לייצור ולשיווק כלי תעופה. השאר, כמו שאומרים, הוא היסטוריה.
מאז ועד היום, מגיעים בכל שנה ב-17 בדצמבר חובבי תעופה לחוף הים בעיירת kitty Hawk שבצפון קרולינה בארה"ב, ממנו המריאו האחים רייט בטיסתם הראשונה, כדי לציין את יום השנה לאותה טיסה היסטורית. השנה מציינים בעולם 112 שנים לתחילת עידן התעופה המודרנית, אז ניצלנו את ההזדמנות לשוחח עם פרופ' אבי זייפרט, ראש המעבדה לאווירודינמיקה מבית הספר להנדסה מכנית של אוניברסיטת תל אביב.
מציאת שיטות להקטנת צריכת הדלק
פרופ' זייפרט עומד בראש קבוצת מחקר המנסה לפתח שיטות לבקרת זרימה פעילה active flow control)) המשתמשות במפעלי זרימה חדשניים, אשר יחד עם מערך חיישנים ומערכות בקרה מסוגלים לשנות את מאפייני שדה הזרימה - שכבתית (תנועה בשכבות מקבילות ללא הפרעה בין השכבות) וערבולית (זרימת נוזל באופן לא מסודר). לכל השיטות האלו מטרה משותפת - לשפר את האווירודינמיקה של זרימת הנוזל סביב ובתוך גופים, וכך לשפר את היעילות ולהקטין את התצרוכת האנרגטית (הדלק הנצרך להנעה) של כלי רכב שונים.
אז מה השתנה בעולם התעופה מאז טיסתם הראשונה של האחים רייט?
"אין ספק שהיום תעופה זה משהו יומיומי. המטוסים היום מהירים וגדולים יותר, נוחים, שקטים ובעיקר ממוכשרים, חשמליים וממוחשבים יותר," אומר פרופ' זייפרט. " יעילות מערכות ההנעה גדלה באופן משמעותי וזיהום האוויר הנפלט ממערכות ההנעה הופחת גם הוא – החלקיקי, הכימי והאקוסטי."
האם נכון לומר שהיתה התקדמות הדרגתית, אך לא מהפכות בתחום?
"זה בהחלט נכון. התקדמות התעופה הינה הדרגתית, והיא נובעת מכך שמדובר בתחום בו תלויים חיי אדם," משיב פרופ' זייפרט. "התעשייה הינה מאוד שמרנית גם בגלל העלות הגדולה של פיתוח וייצור של מטוסים. יש סיבה שהיום בעולם יש רק שתי חברות המייצרות מטוסי נוסעים גדולים – איירבאס ובואינג. פרק הזמן שעובר בין תחילת תכנון של מטוס חדש ועד שהוא יוצא לשוק יכול להגיע ל-20-10 שנה. ההשקעה הכלכלית היא עצומה ואין תמריצים בשוק כזה להימורים גדולים. את הטכנולוגיות החדשות והניסיוניות יותר אפשר לראות בכלי טיס צבאיים (שם הצורך בחדשנות מאוד גדול) או במזל"טים ובכלים לא מאוישים אחרים, שבהם טעויות לא עולות בדרך כלל בחיי אדם".
"אך חשוב להבין שבתחום הזה כל שינוי קטן הוא מאוד משמעותי. הפחתה של צריכת הדלק של מטוסים, אפילו באחוזים בודדים, יכולה להוות חסכון של מיליארדים בצריכת הדלק וגם הפחתה משמעותית בזיהום האוויר שיוצר המטוס. הדבר נכון גם לגבי מערכות תחבורה קרקעיות מהירות, כדוגמת כלי רכב כבדים בכביש המהיר וטורבינות רוח גדולות."
צפו בפרופ' אברהם זייפרט מספר על הפטנט הייחודי שפיתח בהנדסת מטוסים ועל יתרונותיו
האתגרים בדרך לכלי רכב פרטי מעופף
ומה האתגרים שנשארו בתחום? "החסם הטכנולוגי המשמעותי ביותר כיום נובע מהתקרבות מהירות הטיסה למהירות הקול. כשטסים במהירויות כאלו נוצרים גלי הלם על כלי הטיס, המגדילים באופן משמעותי ביותר את תצרוכת הדלק. גם אם קיימת טכנולוגיה שיכולה לאפשר טיסה מסחרית מהירה יותר, אין בה הגיון כלכלי. כדי שישתלם לחברות התעופה להשקיע במטוסים מהירים קצת יותר, הן תצטרכנה להכפיל או לשלש את מחיר כרטיסי הטיסה, וברור שזה אינו תמחור ריאלי, גם תמורת הקטנה משמעותית של זמן הטיסה, במיוחד עקב הצורך בבדיקות ביטחוניות ובטיחותיות ממושכות לפני ואחרי כל טיסה."
"אני סבור שבעתיד נראה התפתחויות בתחום של כלי הטיס האישיים – כלי רכב פרטי מעופף, חשמלי ואוטונומי לחלוטין, שיוכל להמריא מגג או חצר הבית שלנו עד ליעד אליו נרצה להגיע. אך הדרך לכלי טיס כאלה עדיין ארוכה. העלות של נסיעה כזאת יקרה בהשתמש בטכנולוגיות נוכחיות בפקטור של עשרות מונים לעומת נסיעה לאותו יעד במכונית, בגלל תצרוכת האנרגיה הגבוהה ועלות הייצור של כלי הטיס עצמו. מעבר לעלות, יש את עניין הבטיחות – איך נמנע תאונות במצב תיאורטי של אלפי כלי רכב מעופפים בנפח אוויר מוגבל? הניהול האוטומטי של המרחב האווירי הינה אחת הבעיות העיקריות."
"הפתרון של בעיות אלו נמצא במחקר אינטנסיבי במרכזים רבים בעולם וגם באוניברסיטת תל אביב, עם ההתפתחות בתחום הבינה המלאכותית וכלי הרכב האוטונומיים. גם עלות הייצור תרד משמעותית. מחויבת ההתקדמות גם בתחום הדפסה תלת-מימדית איכותית וזולה, שימוש בחומרים מרוכבים והמצאת חומרים חדשים וקלים יותר ושיטות מתקדמות של בקרת טיסה וזרימה."
עד שיגיעו המכוניות המעופפות שיחסכו לכולנו את זמן העמידה בפקקים, אפשר להגיד תודה לאחים רייט שהחלום שלהם להגיע לשמיים שינה את העולם שכולנו חיים בו.
(Msc. student under supervision of Prof. Raphael Kastner,
School of Electrical Engineering, Tel-Aviv University, Tel-Aviv 69978, Israel)
On the subject:
Side Lobe Level Reduction for a Thinned Array and Aperture Sharing
In many applications, real estate allocated for antennas is constrained. Several different systems may need to co-exist within the same area, implying overlapping apertures and interlacing arrays.
In this study, we aim to optimize the usage of area by thinning the elements in one array in order to free up area for a different array. Our optimization approach ensures control of side lobe level, and aspires to minimize gain loss.
An algorithm that implements the optimization is presented and includes the combination of several methods that were developed to handle the increased side lobe level of the massively thinned array. The method was tested for the 1-D and 2-D cases.
Using these techniques, several arrays can be placed in a given aperture and work simultaneously. Development of such multi-functional arrays is explored and implemented. The results confirm that this procedure can save substantial amount of elements from the aperture with well controlled side lobe level and sets the ground for new designs of antennas arrays.
Electrical Engineering, Physical Electronics Department
Tel Aviv University
An F-Band IQ Receiver Front-end in 28 nm CMOS
Abstract
This talk will discuss the design of a millimeter-wave F-band zero-IF receiver front-end for wireless chip-to-chip communication in 28-nm CMOS. The talk will focus on the design of the LNA chain and the quadrature splitter, but will also discuss the passive ring mixer and zero-IF buffers.
The LNA consists of a chain of four capacitively neutralized differential pairs. Dissipative losses, a major cause of noise figure degradation, are minimized by choosing appropriate LNA device dimensions and neutralization capacitors. The effect of capacitive neutralization on the minimum noise figure and noise sensitivity of a differential pair will also be discussed.
The quadrature splitter, which provides the I and Q carrier signals, can be tuned over a wide LO bandwidth. The splitter is implemented as a transformer-based directional coupler with an isolation port terminated by a tunable load impedance.
The receiver front-end consumes 18 mW from a 1 V supply and is driven by a -4 dBm F-band LO signal power. The zero-IF chain, used for testing purposes, consumes 33 mW from a 1.5 V supply.
Electrical Engineering, Physical Electronics Department
Tel Aviv University
DIRECT DIGITAL TO D-BAND TRANSSMITTER FOR TENS OF Gb/s COMMUNICATION IN NANO-METER CMOS
Abstract
This talk will discuss the design of a millimeter-wave direct conversion transmitter for wireless chip-to-chip communication in 28-nm CMOS. The talk will focus on the design of a wide band 95-140GHz PA and the design of a full transmitter chain including: baseband buffer and active DAC-mixer design.
The PA consists of three differential pair’s stages. Low K transformers were used as matching networks to achieve high bandwidth while maintaining relatively low losses. Cross couple neutralization technique is used in order to maintain stability and increase gain. Stages layout was optimized in order to reduce parasitic losses and increase the PA gain.
The transmitter is a direct conversion transmitter with four baseband circuits driving DAC-Mixer and one PA stage. The transmitter is capable supporting up to 16-QAM modulation.
Both designs were taped out in 28nm CMOS technology and measured using millimeter wave probe station. The PA measured gain is above 10dB across 95-140GHz. The OP1dB is above 0dBm and the saturation power is 6dBm. The transmitter operates in the frequency regime of 100-130GHz, reaches up to -1dBm output power, consumes 84mW and achieves data rate of 27Gbps with QPSK modulation and without any digital calibrations (for example LO or IQ). The Transmitter measured EVM with digital DPD and IQ imbalance is -23dB.
Electrical Engineering, Physical Electronics Department
Tel Aviv University
Millimeter-Wave and THz CMOS Radiating Transmitters
Abstract
CMOS was originally not considered suitable for RF-circuits however, the CMOS technology kept improving its operation frequency, enabling nowadays to reach THz frequencies with sufficient power that will allow us to create low-cost THz scanners. If efficient transmitters and receivers can be made efficient enough with high gain and compact antennas, THz scanner of the size of a hand or even less could be realized one day at low cost. Such devices could be then plugged to any smart-phone allowing extremely quick and regular scan of our body detecting and identifying diseases at the earliest stage for quicker prevention and treatment. On the road to the THz and its applications, systems based on millimeter-wave frequencies (24-300 GHz) are developed but mainly in targeting automotive systems (76.5 GHz) and in image screening for weapon detection (94 GHz). CMOS will be the key for mass-production for its low-cost and large scale integration properties that would allow integrating a whole system on-chip. In this research, we will focus on the development and improvement of CMOS MMW and THz transmitters and on their connection from the micro-scale environment to the human scale environment while conserving their state-of-the-art characteristics.
Electrical Engineering, Physical Electronics Department
Tel Aviv University
Digital Closed Loop Design for Wideband Envelope Tracking Systems
Abstract
Power supply control schemes such as envelope tracking (ET) offer the greatest potential of high average efficiency operation for high peak-to-average power ratio (PAPR) signals. Envelope tracking systems are becoming a great opportunity since high PAPR systems are becoming very common (e.g. wifi, wimax, LTE, etc.), and power saving is needed. Naturally, in time, the need for throughput is increased, which implicates on the signal bandwidth, and traditional tracking systems become less efficient.
In this talk, we describe two topologies of digital closed loop envelope tracking systems for high bandwidth communication systems: A fast switching digital DC2DC based ET and a Multilevel ET based on multiple high BW digital low dropout (DLDO) voltage regulators. In both solutions, we introduce fast digital controllers, as well as digital mechanisms to overcome noise and voltage level transitions, which were not seen before in analog ET systems.
Both topologies were tested on a high-level simulation platform, examining the challenges each one presents, and showing the mechanisms to overcome them. We will show that although the existing highly non-linear PA in our system, both architectures provide the solution in terms of mask limitation, and error vector magnitude (EVM).
Electrical Engineering, Physical Electronics Department
Tel Aviv University
Devices for Multiband Communication in MM-Waves
Abstract
Since the introduction of the iPhone, the demand for high data rate has increased drastically. More and more applications require wide bandwidth to allow for many bytes of digital transmission in a short period. Moreover, the demand for multifunction devices is inevitable whereas in today's phone, one can find many - LTE, GPS, Bluetooth and many more. In parallel to these increasing demands, mmW applications have been developed - Satcom, Wigig, automotive Rardar and others. Much of the RF research is focused on improving the performance of existing bands on one hand and exploring new bands, such as 100-300GHz on the other hand.
This thesis presents the design of key components that enable the use of multiple applications and high data rates on the same chip. We start by introducing a tri-band VCO which oscillates at 3 different bands 30, 60 and 90 GHz. This device can also be used as an FSK by modulating the control voltage. The following device is the wideband antenna. The antenna design should enable the wideband demand in terms of good Return Loss and radiation pattern stability. The difficulties encountered with integrating the antenna with the RF chip by using interconnecting bonding wires is addressed and a matching circuit solution is shown. The last device this thesis explores is a combiner that will combine all bands into a single radiating element while maintaining low loss and compact size.
The VCO was designed on a 65nm CMOS technology from TSMC. The simulation results showed reasonable power across the band, ranging from -4dBm at 30GHz to -13dBm at 60GHz and -30dBm at 90GHz. The power was simulated into a single ended, 50 ohm load. The designed antenna was realized on a Rogers 5880 Duroid laminate, and we measured a peak gain of +6dBi at 120GHz at end-fire direction. The results were in good agreement with the EM simulations performed on CST.
The combiner was designed as a Triplexer on CMOS chip with the same technology as the VCO and was simulated to have average loss of 3dB across each sub-band.
Sunday, 27 November 2015, at 14:00
Room 101, Wolfson Building of Computer and Software Engineering
27 בדצמבר 2015, 14:00
Room 101, Wolfson Building of Computer and Software Engineering
Electrical Engineering, Physical Electronics Department
Tel Aviv University
Localized Microwave Heating (LMH) and its Applications in Solids, Powders, and Plasmas
Abstract
Various LMH effects are presented in a paradigmatic approach. The LMH is intentionally induced, as in the microwave drill, by a near-field applicator to form a small hotspot. The thermal-runaway instability rapidly leads to a phase transition, to liquid, gas or plasma. Here we show that LMH can also be induced by low microwave power (~10 W) generated by a solid-state device such as LDMOS-FET. The LMH applicability is demonstrated for the ignition of thermite powders (mixtures of iron oxides and aluminum powders) with high ignition temperature (~1,500°C). Using the bubble-marble (BM) effect discovered in this study, thermite combustion also becomes feasible underwater. The hydrophobic powder is inserted as a confined BM into water, by an external magnetic field, and its combustion generates significant gas pressure underwater. Constructive LMH applications such as additive manufacturing of solid object from metal powders are presented. The inverse process of nano-powder production from solids is demonstrated as well by the LMH dusty plasma. The potentials and limitations of various LMH applications are discussed.
(PhD student under the supervision of Prof. Jacob Scheuer)
School of Electrical Engineering, Tel-Aviv University, Tel-Aviv 69978, Israel
Plasmonic Metasurfaces Applications for Manipulation of Optical Radiation
Surface plasmons modes are characterized by a propagating or a localized behavior, leading to a variety of unique phenomena, particularly enhanced near field intensities at sub-wavelength dimensions. The intense and localized field can be harnessed to increase the sensitivity and performance of numerous phenomena and applications. Moreover, introduction of carefully designed sub-wavelength patterns to the surface, form a plasmonic metasurface that can shape the amplitude, phase and polarization of the electromagnetic (EM) field in the vicinity of the structure, thus offering a new paradigm for manipulation and control of optical radiation.
In this talk the unique nature of plasmonic waves and metausrfaces will be discussed leading to two new applications: 1) extremely efficient laser-driven particle accelerators and 2) generation and dynamic control of arbitrary plasmonic wave-fronts using simple and static plasmonic surfaces. The first application demonstrates the opportunity of using a plasmonic metasurface to tailor the EM field in its vicinity, particularly for particle beam manipulation. I will present general design rules for plasmonic metasurface laser-driven accelerators (MLAs) and a specific structure for efficient acceleration of relativistic particles. The presented MLA attains a huge acceleration gradient of 11.6GV/m at 16fsec operation. This value is almost four times larger than that of contemporary short pulse laser accelerators and two orders of magnitude larger than that of contemporary radio-frequency based accelerators. The second application will refer to the reciprocal process in which manipulations on the surrounding EM field affects the generated plasmonic waves. Here, I will show that by tailoring the exciting beam incident on a simple and static one-dimensional metallic grating, efficient generation and dynamic control of practically every possible arbitrary plasmonic wave-front is achievable. A complete and rigorous theory will be presented and demonstrated, leading to a general design formalism for generating arbitrary plasmonic wave fronts. Finally, using this formalism I will demonstrate excitation of optically controlled surface plasmon hotspots that can lead to exciting new applications as dark field plasmonic microscopy and surface optical tweezers.
Thursday, December 24, 2015, at 10:00
Room 011, Kitot building
24 בדצמבר 2015, 10:00
011 Kitot
אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות
