بخشی از مقاله
چکیده
یک ساختار بلور فوتونی بی نظم یک بعدي با 16 لایه که هشت لایه آن ماده دي الکتریک و 8 لایه دیگر محیط غیرخطی است در یک آرایشی شبیه به سري 5 تیو- مورس معرفی شده است. در ساختار پیشنهادي، ویژگیهاي گافباند فوتونی و چندپایایی نوري بررسی شدهاند. در ناحیه گاف انرژي این ساختار تعداد 5 مد تشدیدي مشاهده می شود. در رفتار شدت خروجی بر حسب شدت ورودي حول فرکانسهاي تشدیدي ویژگی چندپایایی نوري مشاهده شد. هر چقدر فرکانس میدان تابشی به فرکانس مد تشدیدي نزدیکتر باشد شدت آستانه چندپایایی کاهش می یابد.
مقدمه
بلورهاي فوتونی آرایههایی ازمواد با ویژگیهاي نوري متفاوت هستند که در دههي اخیر، به خاطر کاربردها و ویژگیهاي الکترومغناطیسی منحصر بهفردشان به یک حوزه تحقیقاتی مهمی تبدیل شدهاند ] ٣-١.[ ساختارهاي متفاوتی به صورت متناوب و غیرمتناوب - بینظم - از بلورهاي فوتونی ارائه شدهاند. مواد زیادي در ساختار بلورهاي فوتونی مورد استفاده میشوند که از آن جمله میتوان به مواد ديالکتریک معمولی، فلزات، متامواد - مواد با ضریب شکست منفی - ، ابررساناها، مواد پاشنده، مواد با ضریب شکست متغیر، محیطهاي غیرخطی وبه... اشاره کرد. با توجه آرایش ساختاري، مواد مورد استفاده و تعداد لایههاي تشکیل دهنده ساختار، بلور فوتونی حاصل ویژگیهاي خاصی را از خود نشان میدهد.
یکی از ساختارهاي بلور فوتونی بینظم که اخیرا معرفی شده است ساختار تیو- مورس میباشد .[4] این ساختار داراي سري- هاي متعددي است که در هر سري تعداد و آرایش لایهها متفاوت هستند - براي مثال سري 2 به صورت AB ؛ سري 3 به صورت بهABBAشکل؛سري ABBABAAB 4سري و 5 به شکل ABBABAABBAABABBA و........ که در آنها A و B مواد ديالکتریک معمولی هستند - . در این مقاله ما یک ساختار بلور فوتونی بینظم جدیدي را معرفی میکنیم که از لحاظ آرایش لایهها شبیه سري 5 تیو – مورس است ولی با این تفاوت که تماممحیط لایههاي B با غیرخطی جایگزین شدهاند.
به عبارت دیگر از ترکیب 16 لایهاي ساختار سري 5 تعداد 8 لایه A - ها - محیط خطی و 8 لایهي دیگر B - ها - محیط غیرخطیاند که در نوع خود این تعداد لایهي غیرخطی در یک ساختار و با این آرایش تا بهحال گزارش نشده است. شکل 1، آرایش ساختار بلور فوتونی بینظم معرفی شده را به طور شماتیک نشان میدهد. یکی از ویژگی مهمی که بلورهاي فوتونی شامل محیطهاي غیرخطی از خود نشان میدهند دوپایایی و چندپایایی نوري است 5] و.[1 یعنی به ازاء یک شدت ورودي معین میتوان دو یا چندین شدت خروجی متفاوتی به دست آورد.
ابزارهاي دوپایایی نوري داراي کاربردهاي اپتوالکترونیکی: شامل حافظههاي نوري، کلیدهاي نوري، دیودهاي نوري و..... میباشند. دستیابی به آستانههاي پائین دوپایایی نوري از جمله اهداف محققان می باشد. در این کار نشان می دهیم که ساختار معرفی شده نه تنها ویژگی دوپایایی از خود نشان میدهد بلکه حول فرکانس مدهاي تشدیدي که در ناحیه گاف انرژي ساختار ظاهر میشوند خاصیت چندپایایی از خود نشان میدهد.
طیف تراگسیلی از ساختار معرفی شده همانند شکل 2 - منحنی :1 رنگ قرمز - است براي مقایسه طیف تراگسیل از ساختار بلور فوتونی متناوب شامل همان تعداد لایه، یعنی - AB - 8 نیز ارائه شده است - منحنی :2 رنگ آبی - . در ناحیه گاف ساختار معرفی شده نسبت به ساختار متناوب دو نوع تغییرات اساسی دیده میشود. اول اینکه ناحیه گاف پهن شده و دوم اینکه، چندین پیک تیز 5 - تا - ظاهر شده است که مدهاي تشدیدي نامیده میشوند. این پیکهاي تشدیدي به ترتیب از چپ به راست در فرکانسهاي29,15 THz، 35,68، 38,25، 40,83و 47,36 جایگزیده شدهاند. مقدار فرکانس موج تابشی 38,25THz میباشد.
اپتیک و فتونیک
جابجایی دینامیکی لبه گاف و جایگزیدگی قوي شدت در مد نقص دو مکانیزم فیزیکی در بروز این پیکها هستند. براي تعیین اینکه چگونه مدهاي تشدیدي در این ساختار ایجاد شدهاند با استفاده از ماتریس انتقال توزیع دامنه میدان در لایه هاي ساختار برحسب فاصله محاسبه شدهاست. این توزیع براي دو فرکانس تشدیدي 38,25 THzو 47,36THz در شکل 3 رسم شده است.
