بررسی ساختار باند بره بلور فوتونی دوبعدی

کاربردهای عملی و مستقیم بلورهای فوتونی مستلزم ساخت بلورهای فوتونی سه بعدی است که بتواند نوار ممنوعه در سه بعد را ایجاد نماید. ساخت بلورهای فوتونی سه بعدی با استفاده از روشهای موجود، دشوار و پیچیده است. یک راه جایگزین برای ایجاد نوار ممنوعه شبه سه بعدی استفاده از بره بلور فوتونی دوبعدی است که ساخت آن با فناوریهای موجود کاملا امکان پذیر است. بره ها بلورهای فوتونی دوبعدی هستند که ضخامت آنها در جهت عمود به صفحه تناوب بلور محدود شده است. با استفاده از ضرایب شکست مناسب برای محیطهای محدودکننده ضخامت می توان مانع انتشار نور در بعد سوم شد. بره های فوتونی در ضمن حفظ خصوصیات عمومی بلورهای دوبعدی تعدادی خواص جدید نیز دارا هستند که ناشی از خاصیت شبه سه بعدی این بلورها می باشد. برای محاسبه ساختار باند بره ها روشهای مختلفی وجود دارند که در این پایاننامه از بسته نرم افزاری gme بر پایه روش بسط مدهای هدایت شده استفاده شده است. در بررسی ساختار نواری بره ها، پارامترهایی نظیر ضخامت بره، ضرایب شکست لایه های پوششی و لایه میانی و تقارن آینه ای بلور نقش اساسی دارند که در این پایاننامه مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصله نشان می دهد که در ساختارهای مربعی و مثلثی از حفره های هوا در ماده دی الکتریک، هر چه اندازه شعاع حفره ها افزایش یابد فرکانس مدها به طرف فرکانسهای بزرگتر انتقال می یابند و باند گافها نیز بزرگتر می شوند. همچنین، چنانچه ضریب شکست لایه های پوششی را افزایش دهیم، باندها نیز به طرف فرکانسهای بزرگتر جابه جا می شوند و در نتیجه گافها نیز در فرکانسهای بزرگتری تشکیل می شوند. تغییرات ارتفاع نیز نشان می دهد هرچه در بره بلور فوتونی متقارن ارتفاع لایه میانی بزرگتر باشد، مدهای هدایت شده بیشتری به زیر مخروط نوری انتقال پیدا می کنند. بررسی های انجام شده در این پایاننامه در مورد موجبر های بره بلورهای فوتونی شامل حفره های هوا در بره دی الکتریک نیز بیانگر این است که چنانچه عرض خط نقص در موجبر بره شامل حفره های هوا در ماده دی الکتریک را افزایش دهیم، سرعت گروه مد نقص، افزایش و اتلافهای تابشی آن کاهش می یابند.