مطالعه دیودهای نوری در بلورهای فوتونیکی

یکی از مهمترین چالش های بشر در دنیای امروز افزایش سرعت انتقال و پردازش اطلاعات می باشد. در راستای تحقق این اهداف، طراحی ابزارهای اپتیکی فشرده و مجتمع ضروری می باشد. در بین همه ی ابزارهای اپتیکی دیودهای تمام نوری اصلی ترین مولفه برای طراحی پردازشگرهای فوق سریع نسل بعد می باشند. واضح است که جایگزینی الکترونهای نسبتا کند با فوتون ها سرعت و پهنای باند سیستم های مخابراتی را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. از آنجا که کنترل فوتون ها به مراتب سخت تر از الکترونهاست بنابراین طراحی و ساخت دیودهای نوری که در واقع به عنوان یکسوساز نوری عمل می کنند گام مهمی در کنترل فوتون ها محسوب می شود و عملی شدن ساخت آنها قطعا منجر به یک انقلاب واقعی در صنعت ارتباطات خواهد شد. در این کار ما چند ساختار نامتقارن شامل لایه های غیرخطی را پیشنهاد کردیم که اساس کار آنها متفاوت بودن آستانه ی دوپایایی در نمودار تراگسیل بر حسب شدت میدان ورودی برای فرود نور از سمت چپ و راست می باشد. ابتدا با در نظر گرفتن یک ساختار نامتجانس فوتونیکی و با وارد کردن یک لایه ی نقص نشان دادیم که وجود لایه ی نقص، کنتراست تراگسیل ساختار را به مقدار قابل توجهی افزایش می دهد. سپس با بررسی عمل دیود تمام نوری در ساختارهای فوتونیکی شبه متناوب فیبوناچی و تریبوناچی ثابت کردیم که برای این ساختارها عمل یکسوسازی در مقایسه با حالت قبل در شدتهای بسیار پایین تری انجام می شود همچنین نشان دادیم که با افزایش غیرخطیت نیز شدت لازم برای انجام عمل دیودی کاهش می یابد. در انتها با استفاده از متامواد در ساختار نامتجانس پیشنهادی و ساختار شبه متناوب فیبوناچی نشان دادیم که حضور لایه های متاماده در ساختار منجر به کاهش قابل ملاحظه ای در تراگسیل نور فرودی در شاخه ی پایینی دوپایایی می شود؛ در نتیجه کنتراست تراگسیل به میزان بسیار مطلوبی افزایش می یابد. در مجموع ساختارهای پیشنهادی و مورد بررسی ما در این پایان نامه به دلیل داشتن کنتراست تراگسیل و تراگسیل یکسویه ی بالا و همچنین کار در شدت های مطلوب و فشرده بودن ساختار، عملکرد بسیار مطلوبی به عنوان دیود نوری از خود نشان دادند.