بررسی اثر جذب دوفوتونی بر جفت‎شدگی میکروحلقه‎های نیمه‎هادی و تاثیر آن بر ساختارهای خط‎‎تاخیر و طراحی سوئیچ‎های تمام نوری

تاثیر حاملهای آزاد بر خواص اپتیکی نیمه‎هادی‎ها یک اثر انکار ناپذیر و غالب بر دیگر اثرات غیرخطی‎ای چون کر و جذب مرتبه اول است. لذا درنظر گرفتن اثر حاملهای آزاد در موجبرهای مستقیم و میکروحلقه‎های نیمه‎هادی، بعنوان اثر بنیادی و ضروری قلمداد می‎گردد. همچنین، بدلیل آنکه عموما میکروحلقه‎ها از موادی با ضریب‎شکست بالا مانند نیمه‎هادی‎ها طراحی می‎شوند، این نتایج کاربردهای وسیعی در مدارهای مجتمع تمام نوری خواهد داشت. از طرفی تمامی عملکرد میکروحلقه‎ها منوط به ضرایب عبور و جفت‎شدگی، یعنی انتقال نور بین میکروحلقه‎هاست. میزان انتقال موج نیز می‎تواند تحت تاثیر فاصله بین میکروحلقه‎ها، ضریب‎شکست و شدت میدان الکترومغناطیسی تغییر کند. از آنجا که میکروحلقه‎ها دارای اثرات اپتیکی غیرخطی بزرگی هستند، میزان انتقال نور بین میکروحلقه‎ها به شدت تحت تاثیر شدت میدان الکترومغناطیسی قرار می‎گیرد و این پدیده عملکرد آنها را در کلیه ساختارهایی مانند سوئیچ‎های تمام‎نوری و میکروحلقه‎های جفت‎شده در ساختارهای خط‎تاخیر، تحت تاثیر قرار می‎دهد. حساسیت ضرایب جفت‎شدگی به شدت میدان می‎تواند بعنوان عامل کنترل‎کننده‎ای بر تعیین اندازه این ضرایب قلمداد گردد. همچنین وابستگی خواص اپتیکی به توان دوم شدت میدان در میکروحلقه‎ها می‎تواند اثرات مطلوبی در ساختارهای خط تاخیر و سوئیچ‎های تمام‎نوری ایجاد نماید. در این پایان‎نامه می‎خواهیم با استفاده از مدل ارائه شده برای جفت‎شدگی غیرخطی موجبرهای نیمه‎هادی، به مطالعه اثرات غیرخطی کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد و جذب در جفت‎شدگی میکروحلقه‎های نیمه‎هادی بپردازیم. بنابراین، در این تحقیق تمامی ضرایب عبور و جفت‎شدگی در میکروحلقه‎ها تابعی از شدت نور خواهند بود. در نتیجه وابسته به شدت نور بودن این ضرایب، عملکرد میکروحلقه‎ها را در شدت‎های مختلف تغییر خواهد داد. بدین ترتیب، این پدیده را می‎توان بعنوان عامل کنترل کنند? مطلوبی در تغییر عملکرد میکروحلقه‎ها مورد استفاده قرار داد. همچنین ساختارهای میکروحلقه‎ای مثل crow و scissor عملکردشان به شدت وابسته به ضرایب عبور و جفت‎شدگی خواهند بود، که این پدیده در ایجاد تاخیر در سرعت گروه موج در ساختارهای خط تاخیر بسیار مهم می‎باشد. همچنین از آنجا که میزان عبور نور بین میکروحلقه‎ها تابعی از شدت خواهد بود، این پدیده می‎تواند در طراحی نوع جدیدی از سوئیچ‎های تمام نوری مورد استفاده قرار گیرد. در فصل اول این پایان‎نامه مروری بر جفت‎شدگی فیبرهای نوری و اثرات اپتیک غیرخطی آنها خواهیم داشت. در فصل دوم نیز، مروری بر میکروحلقه‎های نوری و ساختارهای خط تاخیر خواهیم نمود. در فصل سوم، به مطالعه اثرات اپتیک غیرخطی بر جفت‎شدگی موجبرهای مستقیم پرداخته و رابطه جدیدی برای جفت‎شوندهای غیرخطی مستقیم ارائه خواهیم داد. سپس با استفاده از خواص اپتیک غیرخطی موجبرهای مستقیم مدارهای منطقی تمام نوری and، or، nand و nor را طراحی خواهیم نمود. در فصل چهارم، ابتدا به مطالعه اثرات اپتیکی غیرخطی بر جفت‎شدگی میکروحلقه‎ها میپردازیم. سپس تغییرات فرکانس تشدید میکروحلقه‎ها تحت تاثیر جفت‎شدگی غیرخطی، اثر کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد، جذب و دما را بر مورد بررسی قرار می‎دهیم. همچنین نتایج اثرات اپتیکی غیرخطی بر عملکرد ساختارهای میکروحلقه‎ای crow و scissor را نشان خواهیم داد. در پایان نیز نتیجه و چشم‎انداز این تحقیق ارائه خواهد شد.