مدلسازی کاواک های بلور فوتونیک

کاواک های بلور فوتونیک کاربرد های زیادی در صنعت اپتوالکترونیک دارند. این کاواک ها از ایجاد نقص در ساختار دوره ای بلور های فوتونیک به وجود می آیند. کاواک ها با تغییر پارامترهای فیزیکی نقص خواص اپتیکی متفاوتی از خود نشان می دهند. در این پایان نامه، به مطالعه ی کاواک های بلور فوتونیک می پردازیم. با استفاده از روش شبیه سازی المان متناهی کاواک بلور فوتونیک با نقص های مختلف را مدل سازی کرده و تأثیر کاربرد آن، در تعدادی از وسایل اپتوالکترونیک از قبیل لیزر، حسگر و دیودهای گسیل کننده نور را بررسی می کنیم. با بررسی نمودار های شدت میدان برای تعدادی از این کاواک ها می توان یافت که با تغییر هندسه ی نقص در کاواک ها می توان به نوسانات لیزری با شدت بیشتر و آستانه ی پایین تر دست یافت. برتری لیزر های بلور-فوتونیک ناشی از حجم موثر کوچک، نوسانات کاواک و محدودیت قوی اپتیکی آن ها است. کاواک لیزر با این مشخصات می تواند آستانه پایین، سیگنال با خطای کم و اتلاف های پایینی را داشته باشد. شبیه سازی کاواک بلور فوتونیک با نقص چند حفره ای به منظور افزایش مساحت صفحه نقص ارائه می گردد. برای مطالعه ی حساسیت وسایل، رابطه ی بین اندازه ناحیه نقص چند حفره ای با بسامد تشدید، فاکتور کیفیت و تغییرات کوچک در ثابت دی الکتریک حفره های نقص نشان داده می شود. با افزایش شعاع موثر حفره های نقص، به واسطه بر هم کنش قوی بین مد تشدید کاواک و بیو مولکول ها، می توان به حساسیت بالاتری دست یافت. همچنین با تغییر شعاع حفره های نقص و فضای بین آن ها می توانیم حساسیت و فاکتورکیفیت کاواک را اصلاح کنیم. مزایای ساخت دیودهای گسیل کننده نور به وسیله کاواک ها ی بلور فوتونیک نسبت به دیود های معمولی بررسی می گردد. بدین منظور تأثیر فاکتور کیفیت کاواک ها روی دیودهای گسیل کننده نور مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. از آنجا یی که کاواک های با فاکتور کیفیت بالا میزان گسیل خود به خودی را افزایش می-دهند، درخشندگی دیودهای گسیل کننده نور با افزایش فاکتور کیفیت کاواک افزایش می یابد. در این پژوهش، تأثیر تغییر ضریب شکست ماده زمینه روی فاکتور کیفیت بررسی شده است. با تغییر ضریب شکست ماده دی-الکتریک زمینه بلور فوتونیک، فاکتور کیفیت کاواک محاسبه و مقایسه شده است.