طراحی و تحلیل افزاره های نوری بر پایه ساختار متقارن pt

در این رساله با کمک ساختار های متقارن pt چندین افزاره نوری در حوزه خطی و غیرخطی طراحی و شبیه¬سازی خواهد شد. یکی از بارزترین ویژگی ساختارهای pt وارون ناپذیر بودن آن ها است. برای اولین مرتبه در آزمایشگاه شبیه سازی افزاره های پیشرفته در دانشگاه تربیت مدرس نشان داده می شود، کوپلر نوری با ساختار متقارن pt در حوزه ی خطی به ازای طول های معینی وارون پذیر می شود. با بهره گیری از این نکته یک سوییچ مکانی نوری طراحی و شبیه¬سازی می شود. این شبیه سازی نشان می¬دهد، اگر یکی از بازوهای کوپلر عاری از تلفات باشد و بازوی دیگر آن دارای بهره ی (?) تنظیم پذیر در بازه ی صفر تا چهار برابر ضریب جفت شدگی (?) باشد یعنی 0???4?، آنگاه ساختار کوپلر می تواند به عنوان یک سوییچ مکانی 2?2 نوری عمل کند. در حوزه ی غیر¬خطی، همچنین برای اولین بار، رفتار دینامیک انتشار سالیتون های مکانی در نواحی زیر و بالای گذرِ فاز pt شبیه سازی می شود. نشان داده می¬شود، رفتار پایدار پیش بینی شده توسط دیگران برای انتشار سالیتون ها دراین گونه ساختارها، صحیح نیست، بلکه صرفا در حالتی خاص پاسخی تقریبی است. با شبیه سازی برهمکنش دو سالیتون مکانی هم دامنه که به طور همزمان یکی به ناحیه ی بهره و دیگری به ناحیه ی اتلاف یک موجبر با تقارن pt وارد می¬شود، امکان طراحی گیت¬های منطقی نوری or وnot با این گونه ساختارها نمایش داده می شود. در ادامه، انتشار نور کوپل شده از یک موجبر به دو ریزدیسک غیرخطی با تقارن pt (یک دیسک با بهره و دیگری با اتلاف)، درنواحی زیر و بالایِ گذر¬فازpt شبیه¬سازی می¬شود. در طیف گذر این ساختار اثر فانو مشاهده خواهد شد. این شبیه سازی نشان می¬دهد، در حوزه ی زیرگذر فاز یعنی زمانی که دو ریزدیسک غیرخطی کوپل شده به موجبر کناری به شدت به هم دیگر جفت شده باشند، با جابجایی محل ورودی نور از یک دهانه ی موجبر به دهانه ی دیگر آن، طیف نور گذر کرده از ساختار تقریبا یکسان و فرکانس تشدید فانو ثابت می ماند. اما در ورای گذرِ¬فاز، یعنی وقتی جفت شدگی مستقیم دو ریز دیسک ضعیف باشد، طیف نور گذر کرده از ساختار با جابجایی ورودی نور از یک دهانه ی موجبر به دهانه ی دیگر آن تفاوت چشمگیری خواهد داشت و فرکانس فانو جابجا می شود. با یک طراحی هوشمندانه نشان داده می¬شود با کمک این ساختار pt در ورای گذر فاز، می توان به یک ایزولاتور نوری دست یافت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد هنگامی که نوری با طول موج مخابرات نوریnm 1568 از دهانه ی نزدیک به دیسک بهره¬دار به موجبر وارد شود، مقدار عبور از دهانه ی خروجی db 5? است. با جابجایی دهانه ورودی شدت نور عبوری از درگاه خروجیdb 47 کاهش خواهد یافت. در پایان با بهره گیری از روش تنگ بست با تقریب همسایه ی مجاور، ساختار موجبر جفت شده به دو ریزدیسک با تقارن pt را الگوسازی خواهیم کرد که با تقریب نسبتا خوبی نتایج شبیه سازی را پیش بینی می کند. کلید واژه: تقارن¬pt، سوییچ مکانی، سالیتون مکانی، ریزدیسک ، ایزولاتور نوری، اثر فانو