کاهش واپاشی در موجبرهای شیاری با شرایط غیرخطی زیاد توسط طراحی بهینه ساختار

بسیاری از توابع فوتونیکی به وسیله کنترل اثر متقابل واپاشی و آثار غیر خطی در موجبر قابل پیاده سازی می باشند. مهندسی واپاشی برای آن دسته از فرآیندهای غیر خطی نظیر تبدیل طول موج و تقویت کنندگی پارامتریک که به تطابق فاز نیاز دارند، امری ضروری است. همچنین در کاربردهایی چون تولید و انتشار پالس سالیتونی، فرآیندهای پهن کردن طیف پالس، فشرده سازی و دوباره شکل دهی پالس ، کنترل دقیق واپاشی از اصول اولیه و مهم است. واپاشی ماده در سیلیکونِ پایه مقدار زیادی دارد؛ اما در موجبرهای سیلیکونی کاهش ابعاد و حبس نور بالا سبب ایجاد واپاشی موجبری می شود، به گونه ای که با تنظیم ابعاد و ساختار موجبر به طور مناسب، امکان جبران سازی واپاشی ماده و کاهش واپاشی کل وجود دارد. ساختارهای موجبری شیار دار/شکاف دار ، آزادی بیشتری در طراحی به همراه داشته اند. واپاشی کل در این ساختارها به طور چشمگیری نسبت به موجبرهای نواری کاهش یافته است، ضمن اینکه با طراحی مناسب این دسته از موجبرها می توان تا چهار طول موجِ واپاشی صفر(zdw) بدست آورد. هدف این پایان نامه، طراحی بهینه موجبرهای شیاردار/شکافدار به منظور کاهش واپاشی بوده است. در این راستا، واپاشی کل برای تعدادی از موجبرهای شکاف دار به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. همچنین، دو ساختار جدید موجبری برای کنترل و کاهش واپاشیِ دو مد پایه شبه- te و شبه- tm ، به طور همزمان ارائه شده است. با توجه به اینکه تمامی ساختارهای شکاف دارِ ارائه شده تا کنون دارای واپاشی کاهش یافته برای تنها یک مد هستند، ساختارهای جدید معرفی شده امکان انتشار همزمان دو مد و کوپلینگ غیر خطی میان آن ها را فراهم آورده است. این مسئله گام مهمی در تحقق آثار غیر خطی غنی شده می باشد که یکی از مزایای آن امکان کنترل آثار غیر خطی است. با توجه به اینکه پهنای باند موجبرهای سیلیکونی ارائه شده تاکنون، وسیع نیست و در محدوده 1µm تا 2µm قرار دارد (در این محدوده از طول موج، تلفات غیرخطی ناشی از جذب دو فوتون (tpa) و جذب حامل های آزاد (fca) و همچنین واپاشی ناشی از حامل های آزاد (fcd) ؛ قابل ملاحظه می باشند که در اغلب کاربردهای غیرخطی عواملی محدود کننده و مضر محسوب می شوند.)؛ پهنای باند بسیار وسیعِ موجبرهای ارائه شده برای هر دو مد، از دیگر مزایای آن ها می باشد. واپاشی کل کاهش یافته و پهنای باند وسیع این ساختارها، آن ها را برای کاربردهایی چون تولید ابر پیوسته و فرکانس شانه مناسب می گرداند.