نقص نقطه ای ابررسانا در بلورهای فوتونی دو بعدی

بلورهای فوتونی با شکاف نواری فوتونی، موادی هستند که دارای ساختار متناوب هستند. مطالعه ساختارهای این مواد توجه خیلی زیادی را به هر دو حوزه تئوری و تجربی به خاطر پتانسیل کاربردیشان در اپتوالکترونیک و همچنین توانایی کاربردی این مواد در ارتباطات از راه دور، شامل موجبرها، فیلترهای نوری و میکروکاواک ها جذب کرده است. با در نظر گرفتن کاربردهای بسیار وسیع قطعات اپتیکی بدست آوردن بلورهای فوتونی قابل تنظیم مفید خواهد بود. برای مثال بلورهای فوتونی ساخته شده از پلیمرهای رسانا با تغییر دما و اعمال ولتاژ قابل تنظیم هستند. میرایی امواج الکترومغناطیسی در داخل بلورهای فوتونی فلزی مانع از بروز بسیاری از خواص بالقوّه می گردد. با جایگزینی مواد ابررسانا به جای مواد فلزی می توان بر این نقیصه فائق آمد. تابع دی الکتریک مواد ابررسانا در اثر دما و میدان مغناطیسی به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد. در حالتهای ابررسانایی، موج الکترومغناطیسی می تواند در حد عمق نفوذ لندن مواد انتشار یابد. در حالت رسانایی عادی، عمق نفوذ بینهایت می شود، به عبارتی میدان الکترومغناطیسی می تواند در ماده بدون هیچ محدودیتی انتشار یابد. بنابراین بخاطر انتقال از حالت ابررسانایی به حالت رسانایی عادی در اثر اعمال دما و میدان مغناطیسی، می توانیم تنظیم پذیری بیشتری را در بلورهای فوتونی ساخته شده از ابررساناها را داشته باشیم در نتیجه روشی را برای کنترل خواص نوری بلورهای فوتونی فراهم آوریم. 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 میله های شبکه انجام داد. ایجاد نقص نقطه ای ابررسانایی در بلورهای فوتونی دو بعدی، 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. در این پایان نامه ابتدا تنظیم پذیری گاف های فوتونی را در بلورهای فوتونی ساخته شده از ابررسانا را مورد مطالعه قرار داده و در قسمتهای بعدی رفتار مد نقص ابررسانایی را بر حسب پارامترهای مختلف بررسی کرده ایم. بررسی رفتار این مد نقص بر حسب دما و میدان مغناطیسی اعمالی نشان می دهد که با افزایش دما و میدان، مد نقص به طرف فرکانس های پایینتر جابجا می شود و جایگزیدگی مد نقص بیشتر می شود، همچنین با تغییر جنس ابررسانا می توانیم تنظیم پذیری قابل چشم گیری در داخل گاف فوتونی ملاحظه کنیم. یکی از نتایج خیلی مهمی که با در نظر گرفتن جنس میله نقص از جنس ابررسانا می توانیم مشاهده کنیم به این صورت می باشد که با بررسی رفتار مدهای نقص ابررسانایی بر حسب تغییر شعاع میله نقص، نشان می دهد که این مدها در قیاس با مدهای نقص معمولی حساسیت خیلی کمتری به بی نظمی های ناشی از شعاع دارد. همچنین با دور شدن میله های همسایه اول میله نقص، مد نقص حالت پایه به طرف فرکانس های پایین تر جابجا می شود و با بررسی توزیع میدان الکتریکی نتیجه می گیریم که این مد حالت پایه با نزدیک شدن میله های همسایه به میله نقص، جایگزیده تر می شود.