تاثیر نقطه کوانتمی بر مدهای یک نانوکاواک بلور فوتونیک

در سال 1944 پارسل (purcell) دریافت که جایگزیدگی فوتون در حجم کوچک، منجر به اصلاح فرآیندهای تابشی می شود.با پیشرفت های بعدی در تکنولوژی تولید ساختارهای ماکرو و نانو اندازه،امکان استفادهاز این مواد برای جایگزیدگی فوتون در فرکانس های اپتیکی به وجود آمد. نیاز روزافزون به ساخت سامانه های اپتیکی بسیار فشرده و سامانه های پردازنده کوانتمی، فعالیت در این زمینه را نیز افزایش داده است. کاواک بلور فوتونیک، این قابلیت را داراست که تنها از یک مد اصلی جایگزیده،برای جایگزیدگی مناسب نور داخل تشدیدگر،پشتیبانی کند.این نانوکاواک ها امکانات گسترده ای را در زمینه نانوفوتونیک ایجاد می کنند. با بهره گیری از ویژگی های شکاف نواری فوتونیک با تغییر ضریب شکست و ایجاد نقص که منجر به شکسته شدن تناوب بلور فوتونی می شود می توان مدهای نور را در حجم های کوچک به خوبی محبوس کرد. در این پایان نامه، جنبه های نظری ساخت چنین واحدهایی برای جایگزیدگی فوتون بررسی شده است. همچنین ویژگی های این کاواک ها برای استفاده در الکترودینامیک کوانتمی تشریح می شود.جزییات انتشار نور در بلورهای فوتونیکی و ساخت کاواک با ایجاد نقص در شبکه بلور، با استفاده از روش تفاضل محدود دامنه زمانی (fdtd) بحث شده است.از کد fdtd برای مطالعه ساختار بلور فوتونیکی و تعیین ویژه مدها برای رسم ساختار نواری استفاده شده است. برای محاسبات مربوط به ساختار نواری بلور فوتونیکیتحت شرایط مختلف، با استفاده از الگوریتم های مختلف، روش های ریاضی و برنامه های کامپیوتری،معادلات ماکسول راتوسط روش تفاضل محدود تقریب می-زنیم.همچنین عناصر اصلی کد fdtd مانند الگوریتم اصلی، شرایط مرزی و طریقه حصول داده ها را به طور مفصل بحث نمودیم. در پایان، برای کاواک بهینه شده یخود برهم کنش نقطه کوانتمی با نانوکاواک تک مد در رژیم جفت شدگی ضعیف بررسی شده است؛همچنین اندازه ضریب پارسل برای این کاواک به دست آمده است.