مطالعه مدهای محبوس در کاواک نانوباریکه بلور فوتونی

ساختارهای بلور فوتونیکی، برپایه آرایش تناوبی ثابت دی الکتریک، عبور و یا بازتاب نور را در یک بازه فرکانسی قابل تنظیم، کنترل می کنند. با ایجاد نقص در آرایه های دوره‎ای، ویژگی‎های اساسی شبکه بلور فوتونیکی نظیر محبوس‎‎سازی قوی نور، به‎طور قابل توجهی تغییر می‎کنند. یک میکرو- نانوکاواک در یک ساختار بلور فوتونیکی یک، دو و سه بعدی، با حذف یک یا تعدادی حفره-هوا از شبکه تناوبی، یا با تغییر اندازه تعدادی از حفره‎ها و یا با تغییر شکل هندسی ساختار و روش های دیگر به‎وجود می‎آید. در این پایان‏نامه، به بررسی مدهای محبوس در کاواک‏ نانوباریکه بلور فوتونی، متشکل از آرایه حفره های هوای ایجاد شده در تیغه دی الکتریک کم پهنا، پرداخته شده است. طراحی ساختارها، شامل حفره‏های-هوای باریک‏شونده نیز بوده، که تضمین کننده فاکتور کیفیت بزرگ و حجم مدی کوچکی هستند. مقادیر بهینه فاکتور کیفیت، با ترکیب سری حفره‏های باریک‏شده (taper) مجاور نانوکاواک به‏علاوه حفره‏های باریک‏شده دور از نانوکاواک، با طراحی دقیق قطر حفره‏‏ها و جابه‏جایی حفره‏های غیردوره‏ای، در بخش باریک‏شونده به‏دست آمده است. شبیه سازی و محاسبات در این پایان‏نامه، با استفاده از نرم افزارهای4.3a comsol multiphysics و با روش المان محدود (fem) و rsoft photonics cad suite انجام پذیرفته و آنالیز آنها نیز توسط نرم افزار origin صورت گرفته است. در راستای اهداف تحقیق، طول‏موج، فاکتور کیفیت و توزیع شدت مد محبوس در کاواک نانوباریکه بلورفوتونی متشکل از چهار حفره-هوای باریک‏شده (taper) در طرفین کاواک سهموی، و آرایه نه تایی حفره-هوا در آینه ها، مورد بررسی قرار گرفته است. طول‏موج مدهای مورد بررسی جهت تولید و تقویت در نانوکاواک، با تغییر پارامترهای هندسی مختلف ساختار کاواک نانوباریکه بلور فوتونی، انتخاب شدند. تغییرات ثابت شبکه و تعداد حفره‏های آینه‏ای در نانوباریکه، تقویت فاکتورکیفیت مد را در پی داشت. وجود حفره های باریک شده، مدی با کیفیت حدود 10400 را ایجاد نمود که این مورد به ازای کاهش 25 نانومتری مکان 4 حفره باریک‏شده طرفین نانوکاواک میسر گردید. نتایج نشان دادند که باریک شدگی دیواره سهموی کاواک، در افزایش فاکتور کیفیت از طریق تمرکز بیشتر شدت مد در میانه کاواک و در نتیجه در کاهش حجم مدی و پراکندگی، موثر واقع می گردد. حضور مدهای ویسپرینگ گالری با طراحی نانوباریکه های متقاطع، مورد پژوهش قرار گرفت.