بخشی از مقاله
چکیده - دراین مقاله به بررسی عبور در یک موجبربلور فوتونی دو بعدي با زاویه 60 درجه میپردازیم. این ساختار داراي تقارن مثلثی و متشکل از حفرههاي هوا با ثابت پرشدگی% 35 درون ديالکتریکی با ثابت موثر 3/24 است،که ضریب عبور را براي قطبش TE محاسبه میکنیم. با توجه به اینکه مکان مدهاي موجبري درنمودارهاي گاف اثر چشمگیري در ضریب عبور خواهند داشت، با تغییر دادن شعاع و همچنین اضافه کردن چند حفره، مدها را به سمت فرکانسهاي دلخواه - در حدود - 1550nm هدایت میکنیم.بوسیله این روش پهناي باندي معادل 110nm براي ضریب عبور بالاي 90% - با استفاده از روش - FDTD بدست آمده است.
-1 مقدمه
بلورهاي فوتونیک ساختارهاي متناوبی از ديالکتریکها هستند. نحوه انتشار امواج الکترومغناطیسی را به نحوي مشابه با بلورهاي نیمههادي که ترابري الکترونها را به خاطر متناوب بودن پتانسیل الکتریکی تحت تاثیر قرار میدهند، تغییر میدهند. بلورهاي فوتونیک معمولا ساختارهایی متناوب از ضریب شکستهاي بزرگ وکوچک هستند. فوتونها بسته به طول موجشان میتوانند از درون بلورهاي فوتونیک عبور کنند یا منعکس شوند.
محدوده طول موج-هایی که اجازه عبور ندارند را گاف فوتونی1 مینامند. موجبرهاي باور فوتونی بعنوان یک وسیله جدید براي هدایت نور، نقش اساسی درمدارهاي مجتمع اپتیکی2 دارند[2]و.[3]در این مدارها دستگاههاي مختلف بوسیله موجبرهاي بلور فوتونی به هم متصل میشوند، در نتیجه احتیاج به تلفات کم در حین انتشار داریم .[1]در یک موجبر راست - حذف یک یا چند ردیف به طور مستقیم - به علت تاثیر گاف فوتونی این هدف به راحتی بدست میآید. اما در موجبرهاي خمیده به دلیلزوایاي خمیدگی زیاد تلفات به نسبت◌ًا بیشتر خواهد بود و پهناي باند براي ضریبعبور نیز محدود میشود.[1]
اقداماتی که براي کاهش این تلفات انجام شده است عبارت است از: تنظیم مکان حفرههاي هوا درگوشه خمیدگی [ 4]، تغییر پهناي خمیدگی [5]، اضافه کردن چند نقص[6 ] و [7]و استفاده از بهینه سازي به روش مکان شناسی3در سالهاي اخیر. گر چه کاربردهاي موجبرهاي 60 درجهاي زمان زیادي است که انجام می-گیرد.در این مقاله ما از روشی بنام کنترل مکان مدهاي موجبري استفاده کردهایم و به نتیجهاي مطلوب براي ضریب عبور و پهناي باند رسیدهایم.
-2 روش کار
ساختاري که در اینجا داریم موجبري با زاویه 60 درجه در یک شبکه مثلثی دو بعدي متشکل از حفرههاي هوا با ثابت پرشدگی - r/a=0/33 - 35% درون ديالکتریکInGaAsP با ضریب شکست موثر3/24 4 است. این بلور فوتونی دو بعدي داراي گاف فوتونی درمحدوده 0/23- 0/32 - c/a - براي قطبش TEخواهدبود - شکل - 1، در نتیجه ثابت شبکه 430nm خواهد شد.
شکل :1 نمودار گاف فوتونی براي شبکه مثلثی دو بعدیباحفرههاي هوا به شعاع 0/33a و ثابت ديالکتریک زمینه 3/24 ابتدا یک ردیف در راستاي Г-J پر میکنیم تا موجبري از نوع W1 با پهناي 460nm داشته باشیم، سپس در راستاي Г-X ردیف دیگري با زاویه 60 درجه ایجاد میکنیم. نمودارهاي پراکندگی این موجبر در شکل 2 نشان دادهشده-است - تصویر الحاقی یک تناوب از ساختار موجبر است که در راستاي آن گاف فوتونی محاسبه شدهاست - ،و همانطور که مشاهده میشود در ناحیهاي - 0/246-0/260 c/a - برایموجبر راست شرط تک مد بودن و عدم وجود مدهاي نشت کننده - 5مدهایی که بالاي خط نوري واقع شدهاند و به درون بلور نشت میکنند - ارضا شدهاست در حالیکه براي گوشه60 درجه دو مد داریم.
این ناحیه مربوط به محدوده فرکانسی 1700nm است و ما علاقمند به محدوده فرکانسی - 1550nmمحدوده فرکانس مخابراتی - میباشیم بنابراین باید کاري کنیم تا در این ناحیه بتوان مدي با شرایط مطلوب برانگیخته کرد. مناسبترین حالت، مدي است که داراي رابطه پاشندگی تختی نباشد به این معنا که داراي سرعت گروه بالایی باشد تا بتوانند محدوده فرکانسی بیشتري را پوشش دهند .[8]
در خمیدگی
براي بدست آوردن ضریب عبور از طریق FDTDیک پالس گوسی با پهنایی معادل پهناي موجبر راست، به درون موجبر میفرستیم و از یک آشکارساز در طرف دیگر استفاده می- کنیم.شکل4نمودارعبوربالاتر از 90% و پهناي باند معادل 110nm رانشان میدهد.
