بخشی از مقاله
چکیده – فیلتر جداکننده کانال سه درگاهی در بلور فوتونی مثلثی داراي دو تشدیدگر است که هر کدام با افزایش شعاع یک حفره ایجاد میشوند. براي دستیابی به بازدهی بیشینه ، باید شعاع دو تشدیدگر برابر باشد و هر دو طول موج منتخب را تشدید نمایند. کوچکترین انحراف از اندازه شعاع مورد نظر، در عمل، موجب انحراف از طول موج منتخب و کاهش یافتن بازدهی میشود. در این مقاله، نشان میدهیم که با تزریق سیال هاي نوري با ضریب شکستهاي متفاوت در حفرههاي تشدیدگرها، میتوان خطاي به وجود آمده در اندازه شعاع تشدیدگرها را جبران و از انحراف طول موج و کاهش بازدهی جلوگیري کرد.
-1 مقدمه
پیشرفت سریع فناوري اطلاعات و همچنین نیاز به مجتمع سازي افزارههاي پسیو و اکتیو در یک تراشه استفاده از افزارههاي تمام نوري را اجتناب ناپذیر میسازد. بلورهاي فوتونی به دلیل قابلیت شگفت انگیز کنترل فوتون، قابلیت مجتمع سازي در یک تراشه یکی از بسترهاي لازم جهت طراحی تراشه نوري است. فیلترهاي جداکننده کانال، یکی از اجزاي مهم افزاره هاي تمام نوري در مدارات مجتمع نوري است.[1]
تاکنون فیلترهاي جداکننده بر پایه بلورهاي فوتونی با استفاده از تزویج بین موجبر و میکروکاواك بلور فوتونی به طور گسترده طراحی شده است. در سیستمهایی که شامل یک کاواك میباشند، میزان انتقال فرکانس تشدید از کاواك به موجبر برابر %50 است. جهت افزایش میزان بازدهی این فیلترها، Fan و همکارانش فیلتر جداکننده چهار درگاهی شامل دو میکروکاواك متقارن بین دو موجبر موازي طراحی نمودند. در این طراحی میزان انتقال فرکانس تشدید از کاواك به موجبر به %100 افزایش یافت.[3-2] همچنین Zhang و Qiu ساختاري چهار پورتی با آینههاي مرزي که شامل یک کاواك تشدید است، پیشنهاد کردهاند.[4]
گروهی دیگر از پژوهشگران، فیلتر جداکننده کانال سه درگاهی با یک کاواك بازتابنده طول موج منتخب بر پایه بلورهاي فوتونی دو بعدي با شبکه مربعی با میلههاي سیلیکون در هوا ارائه نمودهاند.[5] در این ساختار از دو میکروکاواك استفاده شده که یکی از آنها براي بازتاب طول موج منتخب در موجبر گذرگاه به کار گرفته شده است. به علت پهناي باند یکسان دو کاواك تقریًبا هیچ نوري در ورودي منعکس نخواهد شد.
این ساختار دستیابی به بازدهی %100 را فراهم میکند. ساختار دیگري که توسط همین گروه ارائه شده است بر پایه بلورهاي فوتونی دو بعدي با شبکه مثلثی و داراي سوراخهاي هوایی در سیلیکون میباشد.[6] در این ساختار، موجبر خروجی در جهت ГK میباشد که به اندازه 60 یا 120 چرخیده است. شعاع تعدادي از حفرههاي حاشیه موجبر بین دو کاواك براي تغییر فاز به منظور رسیدن به بازدهی %100 تغییر پیدا میکند.
همانطور که در مرجع [6] نشان داده شده است، عدم تطابق در فرکانس تشدید کاواك تشدیدگر و کاواك بازتابنده، موجب افت بازدهی نسبت به مقدار بیشینه و انحراف از طول موج منتخب خواهد شد. تلورانس شعاع حفره ها در بلور فوتونی سیلیکونی در پروسه ساخت تا میزان %10 امري بدیهی است. این میزان خطا موجب انحراف از پارامترهاي بهینه در طراحی خواهد شد. استفاده از سیال نوري در بلورهاي فوتونی شاخه جدیدي از فوتونیک است که مفاهیمی از اپتیک و ریز سیال را با هم پیوند میهد.
از آنجایی که استفاده از ریز سیال در ساختارهاي بلورهاي فوتونی امکان تنظیم پذیري مشخصات اپتیکی ادوات بلورهاي فوتونی را فراهم میکند، ترکیب ساختارهاي بلور فوتونی و ریز سیال توجه زیادي را به خود جلب کرده است.[7] در این مقاله به بررسی تلورانس شعاع حفرههاي کاواك و نحوه جبران آن توسط سیال نوري جهت داشتن ماکزیمم انتقال فرکانس تشدید از کاواك به موجبر ارائه خواهیم داد؛ به این ترتیب که با تزریق سیال نوري با ضریب شکستهاي متفاوت، فرکانس دو کاواك را بر یکدیگر منطبق کرده و بازدهی انتقال را بهینه و طول موج خروجی را تنظیم میکنیم.
-2 اساس عملکرد فیلتر جداکننده کانال سه
درگاهی در بلور فوتونی سیلیکونی با ساختار شبکه مثلثی فیلتر جداکننده سه درگاهی از دو کاواك و دو موجبر تشکیل شده است که در شکل 1 نشان داده شده است. کاواك A نشان داده شده در شکل 1 به عنوان فیدبک و به منظور انعکاس نور با طول موج منتخب در موجبر گذرگاه و کاواك B به عنوان تشدیدگر اصلی در ساختار قرار گرفته است و به موجبر خروجی کوپل میشود.
