بررسی نظری نقص نقطه ای به عنوان میکروکاواک در بره های بلور نوری

بره ها، بلورهای فوتونی دو بعدی هستند که ضخامت آن ها در جهت عمود بر صفحه تناوب محدود شده است و به دلیل داشتن گاف فرکانسی شبه سه بعدی و امکان ساخت آن ها با فن-آوری های موجود، مورد توجه قرار گرفته اند. با برهم زدن تناوب شبکه ی بلور فوتونی، می توان یک کاواک به وجود آورد. این کار را می توان با تغییر جنس یا اندازه ی یکی از حفره های شبکه انجام داد. ایجاد نقص نقطه ای در بره ها، موجب به وجود آمدن مدهای نقص درون باند ممنوعه ی فرکانسی می شود و میدان های الکترومغناطیسی جایگزیده حول موقعیت نقص را به وجود می-آورد. دو پارامتر مهم در بررسی میکروکاواک های بلور فوتونی ضریب کیفیت و حجم مد نقص است. ضریب کیفیت معیاری از محبوس شدگی نور درون کاواک، و حجم مد کمیتی برای اندازه-گیری میزان جایگزیدگی میدان های الکترومغناطیسی است. برای محاسبه ی فرکانس مدها، پروفایل میدان های الکترومغناطیسی، ضریب کیفیت و حجم مد از بسته ی نرم افزای gme بر پایه ی بسط مدهای هدایت شده استفاده شده است. این محاسبات برای میکروکاواک هایی با ساختارها و هندسه های مختلف انجام شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که با ایجاد تغییر در حفره های اطراف نقص نقطه ای می توان ضریب کیفیت میکروکاواک را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد. از میان ساختارهایی که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته اند، چند مورد افزایش ضریب کیفیت قابل توجهی را نشان می دهند. یکی از این موارد نقص l1 با جابجایی حلقه ی اول از حفره ها و دیگری نقص l3 با جابجایی دو حفره نزدیک به نقص است، که با افزایش ضریب کیفیت به ترتیب در حدود 33 و 25 برابر، قابل توجه است. هر چند در بررسی سایر ساختارها افزایش ضریب کیفیت به نسبت کمتری را شاهد هستیم ولی به همین میزان افزایش در ضریب کیفیت از نقطه نظر کاربردی از اهمیت بالایی برخوردار است.