بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله طراحی یک فیلتز نوری مبتنی بر فوتونیک کریستال پیشنهاد شده است. با استفاده از حلقه تشدیدگر و صفحه polygon در مرکز موجبر کیفیت موج خروجی نسبت به ورودی بیش از %90 می باشد که یک حسن در کاربرد مخابرات محسوب می گردد.طول موج های کاری این موجبر برای کاربرد در مخابرات مناسب می باشد و با تغییر دایره مرکزی با شعاع R می توان طول موج کاری مورد نظر را انتخاب کرد.
کلید واژه : فیلتر نوری ، تشدید گر ، polygon
مقدمه
امروزه با توجه به نیاز تبادل اطلاعات با حجم بالا و سرعت زیاد پیشرفت هایی در زمینه مخابرات صورت گرفته است ،و شاخه فوتونیک به دلیل انعطاف بالای ساختار و دقت ، سرعت و ضریب کیفیت بهتر بیش تر مورد توجه قرار گرفته است . بلورهای فوتونیکی به هر ساختاری که ضریب شکست آن به طور متناوب تغییر کند، گفته می شود. اگر این تکرار در یک بعد باشد به بلور تشکیل شده، بلورهای فوتونیکی یک بعدی می گوییم. تکرار ساختار متناوب در دو و سه بعد نیز بلورهای فوتونیکی دو و سه بعدی را بوجود خواهد آورد. این ساختارها در واقع دوگان بلورهای نیمه هادی هستند. در واقع این موضوع از مشابهت معادله شرودینگر در فیزیک حالت جامد و معادله هلمهولتز در الکترومغناطیس ناشی میشود.[1] ضریب شکست همان نقشی را در معادله هلمهولتز بازی میکند که پتانسیل الکتریکی در معادله شرودینگر. بنا براین عملکرد بلورهای فوتونیکی - ساختارهای با ضریب شکست متناوب - در برابر فوتونها مشابه عملکرد بلورهای نیمه هادی - ساختارهای با پتانسیل الکتریکی متناوب - در برابر الکترونها است.
فوتونیک کریستال ها ساختار های متناوب در اندازه نانو هستند و طراحی شده اند تا حرکت فوتون ها را تحت تاثیرقراد دهند.همانند کاری که کریستال های نیمه رسانا با الکترون ها انجام می دهند.فوتونیک کریستال ها در اشکال و خواص مختلف وجود دارند و از 100 سال پیش مطالعه بر روی آن ها شروع شده است. معرفی فوتونیک کریستال ها ساختار های نانومتری متناوبی هستند که یا دی الکتریک یا فلز-دی الکتریکند که مسیر حرکت موج الکترومغناطیسی را تحت تاثیر قرار می دهندبَب. در این مقاله سعی شده است به وسیله ساخت تشدیدگر به وسیله حلقه تشدید و صفحه چند بعدی باضریب شکست متفاوت خروجی موج ورودی را از نظر کیفیت بهبود دهیم، در این ساختار پیشنهادی با تغییر شعاع دایره مرکزی می توان خروجی مورد نظر را کنترل کرد.
طراحی فیلتر
ساختار پایه بکار رفته شده برای طراحری فیلتر نوری یک کریستال دوبعدی مربعی متشکل از میله های دی الکنریک در بستر هوا هستند. ضریب شکست میله ها 3,1 ، شعاع میله ها 0,13 ، ثابت شبکه 0,65 می باشد. با توجه به نرم افزار bandsolve باند گپ این ساختار که در مد TM در شکل - 1 - نشان داده شده است ، در محدوده فرکانسی0,43 a / 0,31 ، متناظر با محدوده طول موجی 206> > نانومتر باند مطلوب کاربرد های مخابراتی میباشد شکل - . - 1در مرکز ساختار با استفاده از یک حلقه با شعاع ساختار اصلی و یک میله با شعاع 2 برابری در میان این حلقه که در یک صفحه مربعی با ضریب شکست 2 میکرو قرار دارد و با توجه بهاین حلقه میله های موجود در ورودی و خروجی با تغییر ضریب شکست آن ها به 2,1 میکرو حلقه مرکزی طراحی شده است شکل - . - 2
شبیه سازی
در شبیه سازی با نرم افزار fullwave می توان مشاهده کرد که با توجه به ورودی طول موج 15148 نانومتر خروجی مورد نظر تا 90% را خواهیم داشت ، که یک حسن در زمینه کار در مخابرات می باشد. طول موج خروجی پس از چند گذشت زمان اندک به مقدار بالایی رسیده است که نشان از تلفات کم در این ساختار می باشد شکل - . - 3با توجه به تغییر شعاع میله مرکزی در این ساختار نیز می توان علاوه بر روش مورد نظر در این مقاله خروجی مورد نظر را بر حسب کاربرد مختلف انتخاب کرد شکل - . - 4
