بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی عملکرد فیلتر تک کاناله بلور فوتونیکی ناقص تک بعدی متقارن و پادمتقارن در محدوده 600 تا 1800 نانومتر به روش ماتریس انتقال - TMM - پرداخته شد. با طراحی ساختار شماتیکی برای بلور فوتونیکی ناقص تک بعدی متقارن و پادمتقارن از جنس ژرمانیوم با ضریب شکست بالا و فلورید منیزیم با ضریب شکست پایین و انتخاب مد نقص فلورید منیزیم با طول موج مرکزی 0 = 1060 و تعداد تناوب 5 در محدوده IR معلوم شد که با کاهش یا افزایش N، تعداد تناوب در ساختار بلور فوتونیکی ناقص تک بعدی متقارن و پاد متقارن تعداد مدهای نقص تغییر نمی کند. ولی افزایش مقدار N، باعث تیزی بیشتر طیف انعکاسی و کاهش آن باعث پهن شدگی باند طیف انعکاسی می گردد. همچنین با افزایش ضخامت dD، پهنای شکاف باند فوتونیکی افزایش می یابد.
مقدمه
در دو دهه گذشته انگیزه تازه ای با هدف مهندسی به بررسی موادی که در آنها نور منتشر نشود یا فقط در طول موج و یا جهت معینی منتشر شود یا در نواحی ویژه ای جایگزیده گردد، پدید آمد. در این راستا بلورهای فوتونی 1، ساختارهای مصنوعی با ثابت دی الکتریک متناوب فضایی، به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته اند . مهمترین ویژگی این ساختارهای لایه ای وجود شکاف باند فوتونی 2 - PBG - است . - Yablonovitch, 1987 - مشخصه دیگر بلورهای فوتونی، جایگزیده کردن نور حول نقص ایجاد شده در ساختار می باشد. نقص در ساختار با تغییر دادن ثابت دی الکتریک و یا ضخامت یکی از لایه ها ایجاد می گردد . - John , 1987 -
این بلورهای فوتونی، معمولا ساختارهایی تکرار شونده و منظم از دی الکتریک هایی با ضرایب شکست بزرگ و کوچک هستند که اولین بار توسط رایلی در سال 1987 معرفی شد . - Chen, 2009 & Li and Zhang, 2000 - اگر این تکرار در یک، دو و یا سه بعد باشد، به ترتیب بلورهای فوتونی یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی ایجاد می شود. از بلورهای فوتونی یک بعدی به دلیل ساختار ساده آنها در طراحی فیلترها استفاده می شود - Zhokovsky and Smirnov, 2011 & Waks and . - vuckovic, 2005 تحقیقات فراوانی در زمینه استفاده از بلورهای فوتونی برای طراحی میکروکاواکهای لیزری، فیلترها و کلیدهای نوری فوق سریع انجام شده است . - Gansen et al, 2002 & Wang et al, 2014 -
طراحی و نتایج
مرحله اول: ساختار پادمتقارن
رابطه - 1 - ، ساختار پادمتقارن بلور فوتونیکی ناقص تک بعدی را نشان می دهد. با انتخاب، Ge به عنوان ماده با ضریب شکست بالا - n = 4.2 - و MgF2 به عنوان ماده با ضریب شکست پایین - n = 1 .38 - و مد نقص را MgF2 - ماده با ضریب شکست پایین - - n = 1.38 - و N تعداد تناوب ساختار را 5 و همچنین طول موج مرکزی را برای این محدوده 0 = 1060 nm در نظر گرفتیم. با قراردادن لایه ها و مد نقص، ساختار پادمتقارن به صورت: - / 2 - 5 2 - / 2 - 5 در می آید. طیف انعکاسی طراحی فیلتر این ساختار در تابش عمودی در شکل3 با داشتن مد نقص ترسیم شده است.
