نام پژوهشگر: حسین خورشیدیان
حسین خورشیدیان محمد علی منصوری بیرجندی
بلورهای فوتونی دوبعدی تیغ های بستر گسترده ای برای ساخت مدارهای مجتمع فوتونی است. با ترکیب کاواک ها و موجبرهای ریز و کم تلفات می توان خطوط تاخیر، مدولاتور، فیلتر و لیزرهایی با بازده بالا برای پردازش سیگنال های نوری ساخت. در این پایان نامه یک کاواک با استفاده از بلور فوتونی دوبعدی تیغ های طراحی و شبیه سازی شد. روش تحلیل و شبیه سازی ها مبتنی بر روش سه بعدی تفاضل متناهی در حوزه زمان (3d-fdtd) است. هدف از طراحی کاواک، دستیابی به ضریب کیفیت زیاد و حجم مد کوچک بوده است. ضریب کیفیت زیاد و حجم مد کوچک باعث افزایش واکنش بین نور و ماده می شود. همچنین به این دلیل که کاواک ها عناصر انتخابگر طول موج (یا فرکانس) هستند، ضریب کیفیت زیاد در کاواک ها نشان دهنده قدرت انتخاب طول موج (فرکانس) نیز است. این مشخصه ها در لیزرها و c-qedها نقش مهمی را ایفا می کنند. c-qed مطالعه ی برهمکنش بین نور محبوس شده درون یک کاواک با اتم یا ذره های دیگر تحت شرایطی که فوتون ها طبیعت کوانتومی دارند، است. برای رسیدن به ضریب کیفیت زیاد و حجم مد کوچک دو ساختار در این پایان نامه بررسی شد. هر دو ساختار، کاواک بلور فوتونی تیغه ای h0 میباشد. در ساختار اول بهبود ضریب کیفیت با تغییر شکل دادن دوحفره نزدیک به کاواک انجام شد. این تغییر در جهت کاهش حجم حفره استوانه ای، از شکل دایروی به بیضوی انجام شد و ضریب کیفیت کاواک از 1.2x10^5 به 1.6x10^5 افزایش یافت در حالی که حجم مد از 0.24 به 0.22 کاهش یافت. در ساختار دوم، با ثابت نگه داشتن تمامی مقادیر ساختار اول، دو حفره دیگر (مجاور حفره های نزدیک به کاواک) از شکل دایروی به بیضوی تغییر شکل داده شد. در این ساختار، تغییر شکل در جهت افزایش حجم حفره های هوا انجام شد. ضریب کیفیت در این ساختار از 1.6x10^5 به 2x10^5 افزایش یافت. حجم مد تغییر چندانی نداشته و در محدوده0.22 بوده است. همچنین اثر جابجایی حفره های سازنده کاواک بلور فوتونی تیغه ای h0 بر طول موج تشدید و ضریب کیفیت بررسی شده است. در بررسی، یک رفتار غیر قابل پیش بینی در طول موج تشدید مشاهده شد که این رفتار با تحلیل الگوی میدان الکتریکی در برش مقطعی تیغه، توجیه شد.