بررسی امواج سطحی غیرخطی در ساختارهای تناوبی شامل مواد چپگرد

در این پایان نامه امواج سطحی غیرخطی قطبیده الکتریکی عرضی در مرز میان محیطهای نوری یکنواخت مختلف و بلورفوتونی مطالعه شد. بلورفوتونی به شکل بلورفوتونی یک- بعدی نیمه بی نهایت و تمامی لایه ها بصورت همسانگرد، همگن و بدون اتلاف در نظر گرفته شد. مطالعات ما در ناحیه فرکانسی ریزموجی انجام گرفت. برای این ناحیه فرکانسی، مرتبه مقداری ثابت شبکه بلورفوتونی از مرتبه سانتی متر است. ابتدا، امواج سطحی غیرخطی جایگزیده در مرز محیط همگن غیرخطی نیمه بی نهایت و بلورفوتونی یک بعدی نیمه بی نهایت بررسی گردید. محیط غیرخطی مفروض به شکل غیرخطی از نوع کر در نظر گرفته شد. این مطالعه در دو مدل بررسی شد: در مدل اول، امواج سطحی در فصل مشترک میان محیط نیمه بی نهایت غیرخطی و بلورفوتونی با لایه های یک در میان راستگرد و چپگرد و در مدل دوم، امواج سطحی در مرز میان محیط چپگرد نیمه بی نهایت غیرخطی و بلورفوتونی معمولی مورد بررسی قرار گرفت. در هر کدام از این موارد، با یافتن جواب معادله موج هلمهولتز در محیط غیرخطی نیمه بی نهایت و با استفاده از مدهای بلوخ در بلورفوتونی، پاشندگی امواج سطحی غیرخطی را در اولین گاف باند بلورفوتونی بدست آورده شد. مطالعات ما نشان داد که بر خلاف نظام خطی، منحنی پاشندگی امواج سطحی غیرخطی در حالت محیط غیرخطی خود-کانونی کننده، دارای دو شاخه است. این دو شاخه متناظر با دو نوع ساختار متفاوت مدهای سطحی است. یک ساختار دارای یک قله و دیگری دارای ساختار دو قله ای اطراف مرز است. در ادامه مطالعات، بطور تحلیلی امواج سطحی غیرخطی در بلورفوتونی با لایه کلاهک غیرخطی بر اساس روش انتگرال اول مطالعه گردید. دو نوع بلورفوتونی در نظر گرفته شد: بلورفوتونی معمولی و بلورفوتونی با لایه های یک در میان راستگرد و چپگرد. خواص پاشندگی امواج سطحی غیرخطی در اولین گاف باند بلورفوتونی بر اساس روش انتگرال اول معادله موج هلمهولتز در بلورفوتونی با لایه کلاهک غیرخطی بدست آورده شد. نتایج بدست آمده در توافق خوبی با روش عددی رانگ-کوتا بودند. بررسی های ما نشان داد که در هر کدام از این مدلها، فقط یک جواب برای امواج سطحی غیرخطی وجود دارد. بعلاوه نتیجه گرفته شد که شدت میدان الکتریکی در سطح کلاهک غیرخطی بلورفوتونی این امکان را فراهم می نماید تا جهت شار انرژی امواج سطحی را از حالت پیشرو به پسرو یا برعکس کنترل کنیم.