بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، انتشار نور کند در یک موجبر تیغه ای بلور فوتونی با شبکه مثلثی به طور عددی با روش بسط امواج تخت مورد بررسی قرار گرفته و بر اساس آن یک موجبر بلور فوتونی پهن باند با سرعت گروه و پاشندگی پایین طراحی و پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی نشان میدهد که بیشینه شدن ضریب گروه - کاهش سرعت گروه - و کمینه شدن پاشندگی در پهنای باند وسیع با تغییر شعاع و هم چنین جابحایی موقعیت سه ردیف اول حفرهها در دیواره موجبر بلور فوتونی امکانپذیر است. نتایج محاسبات عددی پهنای طولموجی15nm را برای انتشار نور کند با ضریب گروه 45 در چنین موجبرهای تیغه ای پیش بینی میکند.
مقدمه
در چند سال گذشته روشهای جدیدی برای کند کردن سرعت انتشار پالسهای نوری کشف و بکار گرفته شده که منجر به فعالیتهای تحقیقی زیادی در زمینه جدیدی بنام نور کند1 شده است. از جمله کاربردهای نور کند افزایش برهمکنش نور- ماده، افزایش اثرات غیرخطی، استفاده مستقیم از تاخیرهای بزرگ برای پردازش و ذخیره سیگنال های نوری میباشد1]، 2 و.[3 چندین روش برای کند کردن نور از قبیل روش شفافیت القای الکترومغناطیس - EIT - 2، نوسان جمعیت همدوس3، پراکندگی بریلوئن برانگیخته4، موجبرهای نوری تشدیدگر مزدوج5 و بلورهای فوتونی وجود دارد. اغلب این روشها گران و تکنولوژی پشت آنها پیچیده است.
اما در میان این روشها موجبرهای بلور فوتونی در صدر قرار دارند چون میتوانند نور را در حجم کوچکی هدایت کنند و همچنین پارامترهای هندسی ساختاری آن ها به آسانی کنترل میشود .[4] موجبر بلور فوتونی با مد انتشاری در گاف نوار فوتونی - انتشار ممنوع - که به خاطر وجود نقص در ساختار دوره ای بلور است، نور را هدایت میکند. پدیده نور کند نزدیک لبه نوار فوتونی به خاطر پاشندگی ساختار تولید میشود.
دو مشکل اساسی موجبرهای نور کند پاشندگی سرعت گروه و اتلاف است که پاشندگی بزرگ شکل پالس را تغییر میدهد به طوری که به نظر نمیرسد نور کند در بلور فوتونی برای وسایل نوری غیرخطی به دلیل پاشندگی بزرگ مناسب باشد. پس تولید کردن نور کند با پاشندگی پایین روی یک پهنای باند وسیع مفید است5]، 6و .[7 هر چند پهنای باند باریک به دلیل پاشندگی بالا کاربرد تیغههای بلور فوتونی در ناحیه نور کند را محدود کرده اما میتوان با تغییر دادن پارامترهای هندسی موجبر مانند پهنای موجبر و شعاع حفرههای موجبر به نور کند پهنباند با پاشندگی پایین دست یافت8]، 9 و .[10 در این مقاله، تولید نور کند با پاشندگی پایین و پهنای باند وسیع توسط تغییر همزمان در شعاع حفرههای موجبر و موقعیت حفرههای هوا در یک موجبر تیغهای بلور فوتونی با شبکه مثلثی متشکل از حفرههای هوا در سیلیکون بررسی شده است.
معرفی ساختار و پارامترهای آن
بلور فوتونی تیغهای از یک بلور فوتونی سه بعدی است که یک بعد آن محدود شده است. بنابراین این بلورها دارای تناوب در دو بعد میباشند و چون گاف نواری کامل ندارند از بازتاب داخلی کلی برای محدود کردن نور در بعد سوم استفاده می کنند. تفاوت ساختار دو بعدی و تیغه وجود مخروط نوری برای تیغه است که پاشندگی مواد زیر لایه را بیان میکند و مدهای زیر خط نوری به تیغه محدود میشوند و مدهایی که بالای خط نوری هستند به فضای اطراف نفوذ میکنند.
شکل1 ساختار موجبر تیغهای بلور فوتونی با شبکه مثلثی را نشان میدهد. با ایجاد نقص در یک بلور فوتونی - تیغهای - که پر کردن یک ردیف از حفرههای هوای آن میباشد، موجبر و مسیر هدایت نور در آن ایجاد میشود. در اینجا بلور فوتونی اطراف موجبر دارای 11 حفره در جهت X و 7 حفره در جهت Y در یک شبکه مثلثی است. ثابت شبکه - - 1، شعاع حفرهها 0.3a، ضریب شکست تیغه 3.48 و ضخامت تیغه 0.55a میباشد. برای انتشار نور که از پهنای تیغه وارد آن میشود از نرم افرار R Soft Photonics CAD ویرایش5.1.1 استفاده شده است.
