تحلیل و طراحی ساختارهای نور کند با استفاده از بلورهای فوتونی

نور کند به دلیل قابلیتهای آن در حوزه‎های اپتیک غیر خطی، حافظه های نوری و سوئیچینگ نوری در دهه اخیر مورد توجه محققان بوده است. یکی از روشهای مناسب برای ایجاد نور کند، استفاده از موجبرهای بلور فوتونی است. در این روش محدودیتهایی همچون پاشندگی و تلفات انتقالی وجود دارد که در صورت غلبه بر آنها می‎توان نور کند را در پهنای باند مناسب و به منظور پیاده سازی در نور مجتمع فراهم آورد. در این رساله به بررسی انتشار نور کند در ساختار یک موجبر بلور فوتونی، روشهای کنترل پاشندگی، افزایش پهنای باند و کاهش تلفات تزویج می‎پردازیم. این موجبر بلور فوتونی از طریق حذف یک ردیف از سوراخهای هوا در شبکه مثلثی یک تیغه بلور فوتونی بوجود می‎آید. تیغه بلور فوتونی به صورت یک لایه سیلیکون با ارتفاع nm283 بر روی زیر لایه سیلیکا با ضخامت ?m2، ثابت شبکه nm380 و شعاع سوراخهای nm115 است. در این ساختار پاشندگی مود موجبری زوج (شبه te) تغییر داده می‎شود تا به یک موجبر نور کند بدون پاشندگی و پهن باند، که به آن "موجبر بلور فوتونی مهندسی شده" می‎گوییم، دست یابیم. معیار حاصلضرب شاخص گروه در پهنای باند برای این موجبر نسبت به نتایج تحقیقات پیشین ارتقاء یافته است. بعد از دست یابی به نور کند بدون پاشندگی در یک پهنای باند مناسب، یک تزویج کننده برای افزایش بازده تزویج از موجبر نواری به موجبر بلور فوتونی مهندسی شده در بازه فرکانسی بدون پاشندگی پیشنهاد میکنیم. در ادامه به منظور استفاده از قابلیتهای نور کند در ساختار یک سوئیچ ماخ-زندر نوری، انتقال نور کند از اتصال y و دو زانو را بررسی و یک شکافنده نوری طراحی می‎کنیم که در آن میانگین انتقال توان در بازه نور کند به 82% ارتقاء می‎یابد. در نهایت یک سوئیچ نوری ماخ-زندر با استفاده از این شکافنده نوری طراحی می‎شود تا سوئیچینگ یک پالس نوری و مزایای نور کند در آن مشاهده و ارزیابی شود.