بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله ما یک ساختار بسیار فشرده برای تحقق مالتیپلکسر چهارکاناله بر اساس بلور فوتونی دو بعدی با استفاده از کاواکهای تشدیدگر پیشنهاد میدهیم . سطح مقطع ساختار به 168/5 ʽm2 کاهش داده شده است که برای مجتمعسازی مناسب است. برخی از میلههای اطراف کاواک تشدیدگر را برای بهبود بهره عبور آن حذف کردهایم. نتایج، بهره عبور نزدیک %100 را برای کاواک نشان میدهد. پارامترهای عملکرد ساختار به وسیله روشهای بسط موج تخت و تفاضل متناهی در حوزه زمان محاسبه شده است.
کلمات کلیدی: بلور فوتونی، کاواک رزونانس، گاف باند فوتونی، بهره عبور، مجتمعسازی
.1 مقدمه
بلورهای فوتونی ساختارهای متناوبی هستند که دارای گاف نوار نوری1اند. امروزه بلورهای فوتونی2 به دلیل داشتن توانایی ذاتی در محدود ساختن و کنترل انتشار نور و همچنین توانایی تعبیه شدن در افزارههای اپتیکی بسیار کوچک، مورد توجهاند.[1] در سالهای اخیر، کاربرد بلور فوتونی در طراحی و ساخت افزارههای تمام نوری3نظیر فیلترها[2]، سوییچها[3]، جداکنندهها[4]، مالتیپلکسرها و دیمالتیپلکسرها [5] مورد توجه قرار گرفته است. دیمالتیپلکسرها یکی از اجزای کلیدی در سیستمهای مخابرات WDM است و جهت جداسازی کانالها به کار گرفته میشود. در طراحی این افزارهها با کمک بلور فوتونی از موجبر خطی و نقص های نقطه ای 6] و [7 و تشدیدگرهای حلقوی [8] استفاده میشود. در استفاده از موجبر خطی و نقص های نقطهای امکان افزایش تعداد کانال های خروجی به چهارکانال با حفظ بهره و فاکتور کیفیت در طول موج مخابراتی دلخواه وجود ندارد.
در این مقاله ما یک دیمالتیپلکسر چهار کاناله با استفاده از حلقههای تشدیدگر پیشنهاد دادهایم. مزیت اصلی طرح ما نسبت به کارهای مشابه کاهش سطح مقطع افزاره به 168/5 ʽm2 است. انتخابگری دقیق کانال طول موجی مورد نظر و به ویژه ضریب انتقال بالای کانالها از ویژگیهای دیگر طرح است. در طرح ارائه شده ضریب انتقال مربوط به کانالها بین 91 تا 97 درصد و ضریب کیفیت از 762 تا 1152 است. جهت شبیهسازی عملکرد طرح پیشنهادی از روشهای عددی تفاضل محدود در حوزه زمان - FDTD - ، و بسط موج تخت - PWE - استفاده شده است.
.2 طرح پیشنهادی و نتایج
ساختار پایه به کار رفته برای طراحی دی مالتی پلکسر پیشنهادی یک شبکه مربعی 30 × 30 از میله های دی اکتریک در بستر هوا است. ضریب شکست میله های دی الکتریک - 3,37 بابر با ضریب شکست سیلیسیم - و شعاع میلههای دیالکتریک 132/5 nm و ثابت شبکه ساختار 530 nm است. ساختار باند با استفاده از روش بسط موج تخت - PWE - به دست آوردهایم - شکل . - 1 همان طور که مشاهده میشود طول موج مخابراتی 1550 nm در محدوده باند گاف فوتونی اول قرار دارد و لذا ساختار قابل استفاده در کاربردهای مخابرات راه دور است. به همان دلیل مطرح شده در مقدمه از کاواک های حلقهای جهت جداسازی کانالهای مخابراتی استفاده میکنیم. ابتدا از یک کاواک به همراه یک خم مطابق شکل 2 استفاده نمودیم. پس از تحلیل نرم افزاری رفتار کاواک مشخص شد که کاواک مورد نظر در بازه ی طول موجی 1510 nm تا 1605 nm با بهره ی تقریبا %80 طیف عبوری را منتقل می کند. با حذف دو میله ورودی و یک میله خروجی از کاواک مطابق شکل 3 بهرهی انتقالی برای بازه ی طول موجی مذکور تقریبا به %100 رسید که برای کاربرد WDM بسیار مناسب بود.
