مطالعه پدیده های نوری غیرخطی مرتبه دوم تقویت شده در ساختارهای فراماده

بدلیل کاربرد فرایندهای غیرخطی اپتیکی نظیر دو برابر سازی فرکانس یک لیزر با استفاده از تولید هارمونیک دوم و یا تولید یک لیزر کوک پذیر در ناحیه مادون قرمز با استفاده از فرایند تولید تفاضل فرکانس ها، در این پایاننامه ساختارهایی با تشدید در محدوده ی مادون قرمز در حضور دی الکتریک غیرخطی بررسی می شود. برای این منظور، ابتدا توزیع میدان های الکتریکی و مغناطیسی بدون در نظر گرفتن غیرخطیت دی الکتریک، برای نشان دادن جایگزیدگی انرژی الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین پارامترهای موثر خطی با استفاده از طیف عبوری و انعکاسی سلول واحد ساختار مورد نظر بازیابی می گردد. سپس با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی برای محیط دی الکتریک، ساختار مورد نظر در یک بازه زمانی تحت تابش امواج تخت با دامنه یکنواخت و فرکانس مشخص قرار می گیرد. با استفاده از تغییرات زمانی میدان عبوری و انعکاسی و اعمال تبدیل فوریه، دامنه میدان های غیرخطی محاسبه می گردد. برای ساختارهای فرامواد غیرخطی نیز مشابه حالت خطی، می توان یک ساختار معادل با پذیرفتاری موثر در نظر گرفت. با استفاده از روابط حاصل از روش ماتریس انتقال، پذیرفتاری های الکتریکی موثر برای ساختارهای مورد نظر محاسبه شده و با پذیرفتاری دی الکتریک مقایسه می گردد. نتایج این بررسی ها، افزایش پذیرفتاری الکتریکی موثر مرتبه ی دوم را تا دو مرتبه ی مقداری آشکار می سازد. همچنین تنظیم پذیری فرکانس تشدید در این ساختارها، می تواند امکان تولید منابع نوری در نانو ابزارهای فوتونیکی را فراهم کند.