بررسی نظری نقص خطی در بره بلورهای نوری به عنوان موجبر

بره ها، بلورهای فوتونی دو بعدی هستند که ضخامت آن ها در جهت عمود بر صفحه تناوب محدود شده است و به دلیل مشاهده گاف فوتونی در این دسته از بلورها و امکان ساخت آن ها با فن-آوری های موجود، مورد توجه قرار گرفته اند. با ایجاد تغییر در ویژگی های ساختاری میله های دی الکتریک موجود در یک بره بلور فوتونی نقص های مختلفی حاصل می شوند. یک گونه از این نقص ها نقص خطی است که از جابجایی و تغییردر ویژگی های ساختاری یک ردیف از میله های دی الکتریک بدست می آید. یکی از متداول ترین و پر اهمیت ترین کاربرد های این نقص های خطی استفاده از آنها به عنوان موجبر های بره بلور فوتونی می باشد. با ایجاد یک نقص خطی مُدی درون نوار ممنوعه ی فوتونی ظاهر می شود که به نام مد موجبری مشهور است و نشان دهنده ی امکان هدایت موج الکترومغناطیسی با فرکانس متناسب با این مد در بره بلور فوتونی می باشد. یکی از ویژگی های منحصر به فرد نور سرعت بالای آن می باشد. اما در این میان، کاهش سرعت نور نیز به طور جداگانه مزایایی دارد که بسیاری از محققین را بر آن داشته که به بررسی آن بپردازند. نور کند را می توان در مواردی از قبیل ایجاد سوئیچ های نوری، ذخیره سازی اپتیکی و تأخیر زمان اپتیکی به کار برد. در این پایان نامه ابتدا ویژگی های موجبرهای بره بلور فوتونی را مورد مطالعه قرار داده ایم. برای محاسبه ی فرکانس مد موجبری و توزیع میدان های الکتریکی ومغناطیسی مربوط به هر مد از بسته ی نرم افزاری gme استفاده شده است. این نرم افزار در محاسبات از روش بسط مدهای هدایت شده استفاده می کند. آنگاه با محاسبه ی شیب منحنی مد موجبری موجود در نوار ممنوعه فرکانسی، سرعت گروه را بدست آورده ایم. سپس با ایجاد تغییرات گوناگون در قسمت های مختلف شبکه های مورد مطالعه قرار گرفته، منحنی مد موجبری را بهینه کرده ایم و در نهایت نور ;کم سرعت در پهنای نوار فرکانسی وسیع بدست آمد. به عنوان مثال برای مد te در یک بره بلور فوتونی با تقارن شبکه مثلثی که از حفره های هوا در زمینه ی سیلیکون تشکیل شده است، با تغییر شعاع حفره های همسایه اول نقص خطی، سرعت گروه های و را بدست آورده ایم. سپس در همان ساختار با جابجا کردن حفره های همسایه دوم توانسته ایم سرعت گروه های را به بدست آوریم که نور خیلی کم سرعت محسوب می شود.