با استفاده از موجبرهای گاف پلاسمونی یک کوپلر پلاسمونی طراحی شده است. با توجه به اینکه کوپلر پیشنهادی در راستای انتشار یکنواخت است برای صرفه جویی در زمان و حافظه از روش موسوم به روش fdtd فشرده استفاده می شود. تأثیر برخی از پارامترهای هندسی ساختار مانند فاصله ی موجبرها از هم، ضخامت فلز و عرض شکاف هر موجبر را بر دو پارامتر مهم مربوط به این کوپلرها یعنی طول کوپلینگ و بیشینه ی توان انتقال یافته بررسی می کنیم و در نهایت یک مقسم توان پلاسمونیک مورد بررسی، تحلیل و شبیه سازی قرار می گیرد. با توجه به نتایج طول کوپلینگ ملاحظه می شود که در مقادیر مختلف از فاصله ی بین موجبرها تأثیر تغییرات ضخامت فلز و عرض شکاف متفاوت است و حتی در نقاط خاصی تغییرات آنها تأثیر محسوسی بر طول کوپلینگ نمی گذارد. این رفتار ناشی از اثراتی است که تغییرات اعمال شده بر تمرکز نور در هر موجبر و نیز مقدار انرژی ذخیره شده در آن دارد.

امروزه نانوساختارهای فلزی برای تحقق ادوات نوری بسیار کوچک در فرکانس های بالا و غلبه بر حد پراش نور، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این پایان نامه، فیزیک پلاسمون ها، نحوه انتشار آن ها در مرز مشترک فلز-عایق-فلز، برخی از روش-های تحریک و تعدادی از کاربردهای پلاسمونیک مطرح می شوند. هم چنین انواع پراشه های فلز-عایق-فلز ساده، اپودایز و چرپ شده تحلیل و شبیه سازی شده اند و نشان داده می شود که با روش های مدولاسیون مختلف برای پراشه های براگ، باند توقف با پهناهای مختلف قابل دستیابی خواهد بود. ساختارهای با مدولاسیون ضخامت (با باند توقف در حدود nm970( نسبت به مدولاسیون ضریب شکست (با باند توقف در حدود nm340(، و ساختارهای با هر دو مدولاسیون ضریب شکست و ضخامت (با باند توقف در حدود nm1470) نسبت به مدولاسیون ضخامت، باند توقف پهن تری دارند. هم چنین با انجام عمل اپودیزاسیون بر روی تعدادی از تناوب های ابتدا و انتهای پراشه ها، شاهد کاهش لوب های کناری و بهبود در باند گذر این ساختارها خواهیم بود. روش چرپ کردن نیز برای کاهش لوب های کناری امتحان شده است که نتایج آن با نتایج روش اپودیزاسیون مقایسه شده است. روش عددی مورد استفاده، روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان است که به تفصیل توضیح داده خواهد شد.

اندازه ی المان های مجتمع نوری در قرن 21 به ابعاد الکترون ها و طول موج های مادون قرمز رسیده است. در حوزه ی الکترونیک این مطلب بیانگر آن است که ساختارهای آینده با استفاده از اثرات مبنایی کوانتوم همچون کوانتایی سازی بار و هدایت در ابعاد پهلویی کمتر از nm 10 طراحی می شوند. ابتدا ساختارهای مجتمع نوری همچون موجبرها و میکرو تشدیدگرها به یک مانع غیرقابل عبور که همان حد پراش است، مواجه شدند که برای طول موج های فروسرخ نزدیک و مرئی در حدود چند صد نانومتر است. به منظور کاهش این فاصله ی ابعادی بین ساختارهای مجتمع میکروالکترونیک و فوتونیک باید به گونه ای بر این محدودیت غلبه کرد. این محدودیت ها استفاده از هندسه هایی با زاویه های تند و شعاع های خمش کمتر از طول موج نور، ومجتمع کردن کردن ساختارهای نوری را بسیار مشکل ساخته بود. با ظهور تحقیقات بر روی حوزه ی پلاسمونیک، پلاسمون های سطحی و پلاسمون های پلاریتون، امید هایی برای حل این محدودیت ها توسط این پدیده به وجود آمد. در فصل اول ابتدا تاریخچه ی کوتاهی از علم پلاسمونیک را بیان می کنیم، سپس پلاسمون های سطحی، پلاسمون ها سطحی پلاریتون و پلاسمون های سطحی محلی وکاربردهایشان را معرفی و در پایان آشنایی مختصری با خواص الکترومغناطیس فلزات پیدا می کنیم. در فصل دوم مروری کوتاه بر روش عددی که در این پایان نامه استفاده شده است، می کنیم. در فصل سوم نتایج تحلیلی و عددی حلقه های تشدید و به خصوص حلقه های تشدید پنجره ای که موضوع اصلی این پایان نامه است، می پردازیم و در فصل چهارم نتایج و ایده های جدیدی برای ساختارهای حلقوی پلاسمونیک ارائه خواهد شد.

نیاز به سامانه های مخابراتی مطمئن و پرسرعت, مدارهای مخابراتی را به سمت نوری شدن هدایت نموده است. به همین دلیل امروزه سعی بر آن است که برای تک تک عنصرهای مدار الکترونیکی, جایگزین نوری طراحی و ساخته شود تا طی یک دوره گذار به مخابرت کاملا نوری برسیم. یکی از عنصرهای مورد نیاز, موجبر نوری است که در ساخت مدارهای مجتمع کاربرد زیادی دارد. آنچه در این پایان نامه آمده تحلیل یک نوع موجبر نوری است که عملکرد آن بر پایه تزویج انرژی بین تشدیدکننده های نوری توجیه شده است. در این پایان نامه ابتدا به بررسی مختصر انواع موجبرهای نوری و دسته بندی آن ها پرداخته و سپس چگونگی تشکیل مدهای تشدید شده در تشدیدکننده ها و نحوه انتقال انرژی در طول مجموعه ای از تشدیدکننده های در یک امتداد را مورد بحث قرار می دهیم. روش عددی مورد استفاده برای شبیه سازی موجبر نوری تشدید کننده های تزویج شده و نحوه پیاده سازی معادلات ماکسول در کدنویسی عددی را مورد بررسی قرار می دهیم. مشخصات محیط شبیه سازی و اجزای ساختار مورد بررسی بیان شده, تحلیل پاسخ فرکانسی یک تشدیدکننده با شکل هندسی و اندازه تعریف شده ارائه شده و نتایج بدست آمده برای مجموعه ای از این تشدیدکننده های در کنار یکدیگر, که یک موجبر نوری تشکیل می دهند, آورده شده است . اثر افزایش طول موجبر نوری تشدیدکننده های تزویج شده بر میزان تلف سیگنال در طول موجبر بررسی شده است. همچنین با ایجاد خم های مختلفی در موجبر شبیه سازی شده, میزان افزایش تلف به ازای تغییر زاویه خمش مورد بحث و تحلیل قرار گرفته است.

حسگری که در این پروژه بررسی می شود، یک حسگر پلاسمونیک گازی با ابعادی در حد چند صد نانومتر است که برای تشخیص وجود و یا عدم وجود ذرات معلق در محیط های مختلف از جمله ایستگاه های مخابراتی استفاده می شود. از آن جایی که وجود ذرات معلق باعث تغییر ضریب شکست می شود، این حسگر برای تعیین ضریب شکست محیط نیز به کار می رود. عمل کرد این حسگر بر مبنای تغییرات دامنه ی موج برگشتی از سطح حسگر و همچنین تغییر بسامد تشدید پلاسمون های سطحی است. این حسگر شامل زیرلایه ای از جنس شیشه است که یک صفحه از جنس طلا بر روی آن قرار گرفته است. بر روی این صفحه ی فلزی، دیسکی از جنس همان فلز قرار دارد که در واقع ساختار اصلی حسگر پلاسمونیک را می سازد. در صورت ورود ذرات گازی به حسگر، تغییراتی در دامنه و فاز موج برگشتی نسبت به حالت مرجع ایجاد خواهد شد که با توجه به میزان این تغییرات و مشخص بودن حساسیت حسگر، می توان ضریب شکست گاز را تعیین کرد. حالت مرجع، حالتی است که هیچ گونه ذرات گازی خارجی وارد حسگر نشده اند و ضریب شکست مرجع نیز 1 (ضریب شکست هوا) در نظر گرفته می شود. در این شبیه سازی، از شرایط مرزی متناوب برای به وجود آوردن ساختاری متناوب از دیسک های فلزی استفاده شده است. هدف نهایی در این پروژه، شبیه سازی عمل کرد حسگر به کمک روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان و به دست آوردن نتایج نهایی برای تشخیص ضریب شکست ذرات مختلف گازی است. در این پایان نامه، دو ساختار شامل دیسکی دایره ای و مربعی شکل مورد بررسی قرارگرفته اند. در هریک از ساختارها اثر پارامترهای مختلف بر عمل کرد حسگر بررسی شده و حساسیت حسگر نیز در دو ساختار مقایسه شده است. در صورتی که قطر دیسک دایره ای و ضلع دیسک مربعی را یکسان و برابر 460 نانومتر فرض کنیم، حساسیت حسگر در ساختار دایره ای 550nm/riuو در ساختار مربعی 560nm/riu خواهد شد که نشان-دهنده ی مزیت ساختار مربعی در این حالت نسبت به دایره ای است. امروزه طیف نگارهایی با دقت تشخیصی در حد پیکومتر به بازار عرضه شده اند که در صورت استفاده از این طیف نگارها، وضوح حسگر به شدت افزایش خواهد یافت. در صورتی که محیط دیسک های دایره ای و مربعی را یکسان و برابر 3140 نانومتر فرض کنیم، حساسیت و وضوح هر دو ساختار حسگر برابر و به ترتیب 520nm/riu و 4-10×9/1 خواهد بود.

در این پایان نامه یک مبدل آنالوگ به دیجیتال دو بیتی تمام نوری بر مبنای بلور های فوتونی با ساختار میله ای با توپولوژی مربعی ارائه خواهد شد. جنس این میله ها سیلیکون است و شعاع هر یک از آن ها برابر 2/0 ثابت شبکه ی بلور است. این مبدل بر اساس فیلتر های فرود سه درگاهی و اثرغیرخطی کر عمل می کند. برای کاواک ها از دو نقص نقطه ا درهم تزویج شده استفاده خواهد شد و دلایل استفاده از چنین ساختاری بیان می شود. برای افزایش بازدهی تزویج شدن به هر یک از موج بر های فرود از یک کاواک بازتابنده ی انتخاب گر طول موج استفاده خواهد شد. این ساختار قابلیت مجتمع پذیری دارد و به دلیل استفاده از نقص های نقطه ای در بلور فوتونی که قابلیت محدود کردن نور در درون خود را دارند، توان این مبدل در حدود mw/µm60 به-دست آمده است که در مقایسه با ساختارهای دیگری که از آثار غیر خطی استفاده کرده اند توان کمی است. سرعت تبدیل این مبدل در حدود gb/s55 است که با توجه به کم بودن توان ورودی سرعت بالایی محسوب می شود.

در این پایان نامه، خواص نوری پلاسمون های سطحی و نیز موج برهای پلاسمونی مورد بررسی قرار گرفته است. عبور نور از ساختاری شامل کاواک تزویج شده به موج بر دی الکتریک به طور کامل ارائه و اثر پارامترهای مختلف بر روی میزان عبور بیان شده است. کاربردهای مختلف ساختارهای شامل کاواک ارائه شده است. انتقال بهینه توان از یک اتصال موج بری با بهره گیری از موجبر به عنوان تطبیق دهنده امپدانس مورد توجه قرار گرفته و با انتخاب ابعاد و ساختار مناسب موج بری در طول موج مخابراتی ، بازدهی 25% بدست آمده است.این راندمان با به کارگیری ساختار بهینه کوپلاژ به 30% افزایش یافت و پهنای باند فرکانسی بسیار وسیع تری بدست آمد. برای این منظور از مدل خط انتقال برای بررسی تحلیلی ساختارهای موج بری mim استفاده شده است. مدارهای معادل ادوات پلاسمونی با استفاده از تقریب شبه ایستا بدست آمده اند و با بکارگیری آن طراحی ساختار بهینه تزویج توان صورت پذیرفته است. برای بدست آوردن منحنی عبور ساختار به صورت تحلیلی از روش ماتریس انتقال بهره گرفته ایم. برای دستیابی به ساختار بهینه از مبدل امپدانس برای تطبیق امپدانس دو موج بر استفاده شده است. این مبدل به صورت موجبر های یک یا چند قسمتی بین دو موج بر قرار می گیرد و بازتاب موج گسیل شده به ساختار را از مرز موج برها در طول موج مورد نظر به صفر می رساند. تکنیک های مختلفی برای طراحی و تعیین طول و پهنای این موجبر ها در این رساله بررسی شده است که از جمله آن ها می توان روش استفاده از چندجمله ای های باینومیال و چبی چف، و خط انتقال تدریجی را نام برد. صحت روش های محاسبه تحلیلی و نیز روش های تطبیق امپدانس با استفاده از شبیه سازی های عددی مورد تایید قرار گرفته است و نتایج این دو با تقریب بسیار خوبی بر هم منطبق هستند. شبیه سازی های عددی بر اساس الگوریتم تفاضل محدود در حوزه زمان در نرم افزار matlab و محیط برنامه نویسیc++ انجام شده است و نتایج تحلیلی با استفاده از نرم افزار mathematica حاصل شده است.

در این پایان نامه به شبیه سازی و بهینه سازی افزایش میدان روی نوک مخروط کاوش پرداخته ایم. در واقع این مخروط کاوش به عنوان یک آنتن نوری عمل می کند، و امواج نوری را به میدان های محلی بزرگی تبدیل می کند. در این پروژه ما ابتدا اثر پارامترهای مخروط مثل شعاع نوک و زاویه آن و ضخامت پوشش فلزی روی آن را بر افزایش میدان روی آن بررسی کردیم. و دیدیم که این پارامترها به دلیل وجود تلفات اهمی در فلز تاثیر زیادی بر افزایش میدان ندارند. به همین دلیل به هسته این مخروط که از جنس دی الکتریک است مقداری ماده فعال نوری اضافه کردیم که این امر باعث تقویت میدان های محلی شده و در نتیجه تلفات فلز را جبران میکند. افزایش میدان روی نوک مخروط در حالت بدون بهره حداکثر حدود 120 برابر است ولی هنگامی که بهره به این ساختار اضافه کردیم افزایش میدان در حدود 13000 برابر گرفتیم.

در این پایان نامه، پلاسمونیک، پلاسمون ها و پلاسمون های سطحی مورد مطاالعه قرار می گیرند. خواص الکترومغناطیسی محیط های پلاسمونیک و انتشار پلاسمون ها در موج برهای پلاسمونیک و شیوه های تحریک پلاسمون ها مطالعه و بررسی می شوند. شبیه سازی ها بر پایه الگوریتم تفاضل محدود در حوزه زمان، توسط نرم افزار matlab و محیط شبیه سازی c++ انجام شده است. اثرات الکترواپتیک بررسی شده و چند ساختار سوئیچ پلاسمونیک مرور شده است. یک ساختار سوئیچ الکترواپتیک ارائه شده و شرایط سوئیچ کردن نور در آن بیان شده است، و همچنین تاثیر پارامترهای مختلف روی طول موج سوئیچ کردن نور بررسی می شود. توسط این ساختار می توان نور در طول موج 790 نانومتر را به صورت کامل سوئیچ کرد. ساختار ارائه شده به عنوان مقسم توان نیز تحلیل می شود. با این ساختار می توان توان را با نسبت های مساوی و یا دلخواه به شاخه های خروجی هدایت کرد. با اعمال برخی از تغییرات در این ساختار، می توان از آن به عنوان یک مالتی/ دی مالتی پلکسر در طول موج های 782 و 927 نانومتر استفاده کرد. با استفاده از اثر الکترواپتیک می توان طول موج مالتی/ دی-مالتی پلکس کردن نور را تنظیم کرد. در نهایت با هدف رسیدن به کلید زنی با سرعت بالاتر به بررسی عملکرد سوئیچ با استفاده از اثر غیرخطی کر پرداخته شده است.

در این رساله موجبرهای پلاسمونیک سه لایه در حضور اثرات مگنتواپتیک مورد بررسی و ارزیابی قرارگرفته اند. مروری کوتاه بر کارهای انجام شده در بررسی اثرات مگنتواپتیک و استفاده از ویژ گی های آن در انتشار spp ها صورت گرفته است. نظریه پلاسمون های سطحی مطرح و رابطه ها ی پاشندگی برای مد tm یک سطح مشترک مسطح بین یک دی الکتریک و یک فلز و موجبرهای لایه ای سه لایه یادآوری و چگونگی و شرط تحریک پلاسمون های سطحی معرفی شده اند. با توجه به ساختارهای درونی مواد، مدل های مختلفی برای تشریح رفتار فرکانسی محیط های پاشنده مورد بررسی قرار گرفته اند، که بدلیل تطابق مناسب، کاهش حجم محاسبات و افزایش سرعت پردازش، از مدل درود برای شبیه سازی رفتار فلزات در طول موج های بلندتر از طول موج قرمز استفاده شده است. همچنین تانسور دی الکتریک مواد مگنتواپتیک و چگونگی ارتباط آن با میدان مغناطیسی بایاس کننده در دو ساختار با بایاس عرضی و طولی نشان داده شده است. روش های عددی مناسب برای حل معادله مشخصه موجبرهای پلاسمونیک مگنتواپتیک و بررسی بعضی از پارامترهای انتشاری معرفی شده اند. از روش دو قسمتی برای تأیید نقاط حدس و محاسبه دقیق تر ریشه های مختلط معادله مشخصه استفاده شده، که در ترکیب با یک الگوریتم ساده و ابتکاری، سرعت و دقت محاسبات را تا چندین برابر افزایش داده است. با انتخاب روش عددی تفاضل محدود در حوزه زمان و ترکیب با تبدیل z و استخراج رابطه های حاکم بر ساختارهای ناهمسانگرد مورد مطالعه، الگوریتم لازم برای محاسبه مولفه های میدان های الکترومغناطیسی تهیه شده است. به منظور تحلیل موجبرهای لایه ای پلاسمونیک در حضور اثرات مگنتواپتیک، رابطه های پاشندگی حاکم بر موجبر لایه ای برای دو ساختار با بایاس عرضی و طولی و با در نظر گرفتن اثر مگنتواپتیک در ترکیب های مختلف لایه ای، محاسبه شده است. پس از تعریف مدهای زوج و فرد پلاسمونیک، به کمک روش های عددی معرفی شده، شرط وجود و انتشار آنها بررسی و نشان داده شده است که در موجبرهای imi، هر دو مد زوج و فرد منتشر می شوند و در موجبرهای mim که در این رساله تحلیل می شوند، با توجه به ابعاد و طول موج کار تنها مد زوج منتشر می شود. ثابت انتشار ساختارهای مختلف imi و mim با بایاس های عرضی و طولی و ترکیب های مختلف لایه ای مورد بررسی قرار گرفته اند و نشان داده شده است که در موجبرهای نامتقارن پلاسمونیک با بایاس عرضی، ثابت های انتشار در دو جهت رفت و برگشت مقادیر متفاوت دارند که خاصیت غیرمتقابل ایجاد می شود و در موجبرهای پلاسمونیک با بایاس طولی، به دلیل تزویج مولفه های y و z میدان های الکتریکی و ، کلیه مولفه های میدان های الکتریکی و مغناطیسی وجود دارند بنابراین مد tm خالص وجود ندارد. به منظور تغییر در ساختار متقارن موجبر برای ایجاد اختلاف در ثابت انتشار در دو حالت رفت و برگشت، می توان در لایه های کناری از مواد متفاوت استفاده کرد، همچنین استفاده از مواد مگنتواپتیک با میدان مغناطیسی بایاس کننده در جهت های متفاوت در ایجاد عدم تقارن ساختار موجبری موثر است. مدهای spp زوج در موجبرهای imi در لایه های عایقی گسترش می یابند و کمتر تلف می شوند و مدهای فرد imi و مدهای زوج mim به دلیل گسترش بیشتر در لایه های فلزی، طول انتشار کمتر دارند و استفاده از فلزات با جذب بالا مانند کبالت، به شدت طول انتشار را کاهش می دهد. با استفاده از ویژگی های منحصربفرد موجبرهای پلاسمونیک در کاهش ابعاد ادوات نوری در کنار قابلیت های مواد مگنتواپتیک، ادوات جدید و بهینه نوری پیشنهاد شده اند. با استفاده از یک موجبر mim مگنتواپتیک با بایاس طولی که قابلیت تمرکز بالای موج در بخش مرکزی موجبر را دارد، یک مبدل tm به te پیشنهاد شده و پارامترهای انتشاری آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. یک سوییچ پلاسمون سطحی مگنتواپتیک با ابعاد کوچک و سرعت بالا پیشنهاد، طراحی و بررسی شده است. به منظور تحلیل رفتار انتشاری، رابطه ی پاشندگی حاکم بر آن محاسبه شده است و با استفاده از مدل روارد توسعه یافته که امکان محاسبه ضریب بازتاب را از پشته فیلم های نازک با تلف فراهم می کند، شرایط تحریک سوییچ بررسی شده است. شرایط قطع مدهای پلاسمونیک در موجبرهای imi تحلیل شده و نشان داده شده است که مدهای زوج و فرد در موجبرهای imi با ساختارلایه ای متقارن همانند مدهای فرد موجبرهای imi با ساختارلایه ای نامتقارن، همواره منتشر می شوند و شرایط قطعی برای آنها وجود ندارد، ولی برای مدهای زوج در ساختار نامتقارن می توان با ایجاد اختلاف در ضریب شکست لایه ها امکان قطع مد را فراهم کرد که می تواند مبنای طراحی ادوات پلاسمونیک جدید باشد. امکان سنجی طراحی ایزولاتور پلاسمونیک مگنتواپتیک با استفاده از موجبرهای سه لایه ی imi و mim انجام و نشان داده شده است که طول انتشار عامل محدود کننده برای دستیابی به ایزولاسیون بالا است و برای موجبر mim بدون اندیشیدن تمهیدات جدید غیرممکن است.

پایداری منابع نوری (مانند لیزرها و نوسان کننده ها) و ثبات عملکرد المان های فعال و غیر فعال موجود در مدارات و شبکه های نوری از مهم ترین پارامترهای یک طراحی خوب به شمار می آیند. نور بازگشتی از بخش های مختلف مدارات نوری به منابع لیزر. باعث تغییرات (بعضاً شدید) در دامنه و طول موج خروجی آن ها می شود که بر عملکرد کلی مدار تاثیر می گذارد. در مدارات نوری برای حفظ پایداری و عملکرد منابع و المان های نوری (مانند لیزرها و تقویت کننده ها)، در مقابل تاثیر نور بازگشتر از ایزولاتورهای نوری به عنوان یک المان غیر متقابل، استفاده می شود. در این رساله پس از آشنایی با ساختار ایزولاتورهای نوری پر کاربرد، رفتار موج انتشاری در موجبرهای مگنتواپتیک مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که تحت شرایطی، این نوع موجبرها را می توان به عنوان شیفت فاز دهنده های غیر متقابل در ایزولاتورها استفاده کرد. در نهایت عملکرد ایزولاتور مگنتواپتیک در دو جهت رفت و برگشت به کمک روش bpm مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهای ایزولاتور از فبیل افت عبوری و افت برگشتی محاسبه و طراحی بهینه برای ایزولاتور ارایه گردید.

گرافن با خاصیت هایی که از خود نشان داده است می تواند در بسیاری از ادوات به عنوان جایگزین فلزات مورد استفاده قرار گیرد. ضروری بودن تحلیل گرافن برای استفاده در ادوات پلاسمونیک و پیچیدگی محاسبه میدان ها در گرافن، باعث ارایه روش های بسیاری برای تحلیل آن شده است. ساختن اجزای الکترونی با استفاده از گرافن یکی از چالش های مهم الکترونیک امروزی است. کاربردهای فراوانی که برای گرافن پیش روی مححقان است توجه زیادی را به این ماده جادویی جلب کرده است. در این پروژه ساختاری از گرافن مورد بررسی قرار گرفته است. این ساختار به کمک روش عددی fdtd تحلیل شده است. در این شبیه سازی از روش ade استفاده شده است. در این کار برای اینکه استفاده از fdtd میسر باشد از تقریب pade برای ساده سازی قسمتی از رابطه رسانایی گرافن بهره گرفته شده است. میدان های الکتریکی و مغناطیسی در این ساختار نشان داده شده است. معیار پایداری برای این مدل در نظر گرفته شده و واحد زمانی برای آن محاسبه شده است. گرافن با طول نامحدود در راستای انتشار در نظر گرفته شده است. برای گرافن با طول محدود شبیه سازی ها برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی انجام شده است. برای رسم نمودارهای پاشندگی از روش fft استفاده شده است و نتایج مقایسه شده است.

در این پایان نامه، مشخصه های یک سوده (سوئیچ) پلاسمونی تمام نوری که یک المان کلیدی در شبکه های مخابرات و محاسبات نوری محسوب می شود، بررسی و با استفاده از روش دوبعدی تفاضل محدود در حوزه ی زمان برای محیط های پاشنده و غیرخطی، شبیه سازی می شود.این سوده پلاسمونی تمام نوری بر مبنای ساختار نانوچاک t-شکل نامتقارن و اثر غیرخطی کر عمل می کند. با شبیه سازی خطی، تأثیر تغییر ضریب شکست محیط عایقی ساختار، روی طیف های بازدهی تولید spp بررسی شده اند. در این حالت، تأثیر سایر پارامترهای ساختاری سوده، عرض نانوچاک و عمق کاواک، در بهینه کردن عملکرد آن بررسی شده اند . با در نظر گرفتن اثر غیرخطی کر برای لایه ی عایق ساختار سوده، عملکرد غیرخطی سوده، بررسی و شبیه سازی شد.