تحلیل عملکرد و طراحی سوئیچ تمام نوری در نانو موجبر سیلیکنی

نانو موجبر سیلیکنی به دلیل خواص غیرخطی بالا و تمرکز مناسب نورکاربرد فراوانی در الکترونیک نوری پیدا کرده است. به دلیل افزایش چگالی توان در نانوموجبر برخی از رفتارهای غیرخطی نوری را می توان تقویت کرد. از طرفی پالس های باریک سالیتونی فمتوثانیه با توان بالا گزینه ای مناسب برای مشاهده اثرات غیر خطی در موجبر است. در این پژوهش تلاش خواهیم کرد تا رفتارهای غیر خطی را در نانوموجبر سیلیکنی بررسی و مدل سازی کنیم. در گام اول به منظور طراحی پارامترهای پاشندگی موجبر معادلات کرل ماکسول در حوزه فرکانس حل می کنیم و سطح مدی موثر و ضریب شکست موثر نانو موجبر را بدست می آوریم. با استفاده از ضریب شکست موثر پارامترهای پاشندگی را محاسبه می کنیم و امکان انتشار پالس سالیتونی در طول موج مخابراتی (55/1 میکرومتر) را در نانو موجبر نشان می دهیم. سپس با حل رابطه شرودینگر غیر خطی و رابطه چگالی حامل های آزاد پهن شدگی پالس و تولید ابرپیوستار را بررسی می کنیم. در اثر انتشار یک پالس باریک سالیتونی مرتبه سوم با پهنای fs 50 در نانوموجبری به طول mm 3 پالس ابرپیوستار با پهنای باند 400 نانومتر ایجاد می شود. اثر غیرخطی مدولاسیون فاز خودی موجب خزش فرکانسی و ایجاد طول موج های دیگر می شود. به این ترتیب امکان ایجاد طول موج های بالاتر کوک پذیر با توان پالس ورودی را نشان می دهیم. در اثر انتشار پالس باریک سالیتونی مرتبه سوم fs 50 در نانوموجبر سیلیکنی به طول cm 2/1 واپاشی سالیتون و تولید طول موج های کمتر در اثر تابش چرنکوو را نشان می دهیم. به این ترتیب امکان ایجاد طول موج های بالاتر و پایین تر را بررسی می کنیم. برای نخستین بار در این پایان نامه با حل رابطه های شرودینگر غیرخطی تزویج شده با رابطه چگالی حامل انتشار پالس های باریک مرتبه بالا را در موجبر بررسی می کنیم. در این حالت به کمک اثر مدولاسیون فاز متقابل امکان تولید ابرپیوستار با پهنای باند nm 600 با پالس سالیتونی مرتبه دوم و در طول موجبر mm 1 نشان می دهیم. در پایان برای برای نحستین بار با حل روابط شرودینگر غیر خطی برداری تزویج شده با رابطه چگالی حامل با استفاده از ورودی کنترلی پالسی و بکارگیری اثر بهره رامان در نانوموجبر سیلیکنی به طول mm 3 یک سوئیچ تمام نوری با قابلیت حذف و بازسازی کانال به منظور استفاده در شبکه های مخابرات نوری dwdm معرفی