بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، قابلیت بلورهاي فوتونی یکبعدي جهت جبران پاشندگی سرعت گروه و درنتیجه فشردهسازي تپهاي نوري فوقکوتاه در سیستمهاي لیزري تپکوتاه به صورت نظري مورد مطالعه قرار گرفته است. دو نوع ساختار چندلایهاي ساده و مدرج متشکل از مواد ديالکتریک تیتانیا و سیلیکا با ضخامت و دوره تناوب یکسان مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفتند. براي ساختار مدرج با ضریب شکست تدریجی، پروفایل ضریب شکست نمائی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که در ساختار داراي لایه مدرج، رفتار فشردهسازي بطور موثري بهبود مییابد. فاکتور فشردهسازي تا %22 براي ساختار مدرج با پروفایل نمائی در این نوع ساختارها بهدست آمد.
مقدمه
بلورهاي فوتونی کاندیداي مناسبی براي کنترل پاشندگی در سیستمهاي لیزري فمتوثانیهاي به-شمار میروند .[6] این بلورها، ساختارهاي تناوبی هستند که داراي گافنواري فوتونی میباشند .[7] ثابت شده است که چنین ساختارهاي فوتونی داراي رفتار پاشندگی شدیدي در نزدیکی لبهي گافنواري میباشند .[8] در این کار، براي ساختار ساده از لایه-هاي متناوب تیتانیا و سیلیکا استفاده شده و رفتار فشردهسازي آن در برابر تپهاي فمتوثانیهاي لیزري داراي چرپ اولیه مثبت در ناحیه طیفی مادونقرمز نزدیک مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان ساختار دوم، یکی از لایههاي سلول واحد در ساختار ساده، با لایهاي داراي ضریب شکست تدریجی با پروفایل نمایی جایگزین شده است. نشان داده شد که توانایی یک بلور فوتونی یکبعدي داراي لایهي با ضریب شکست تدریجی بهعنوان یک جبرانگر پاشندگی بهطور موثري افزایش مییابد.
تئوري
طرح شماتیکی یک بلور فوتونی یکبعدي ساده و تدریجی در شکل 1 نشان داده شده است. ما در اینجا از تیتانیا - A - و سیلیکا - B - بهترتیب بهعنوان مواد با ضرایب شکست بالا - nA=2/5 - و پایین - nB=1/5 - با ضخامتهاي dA و dB استفاده نمودهایم. فرض ما بر این است که نور در راستاي محور z منتشر می شود و براي محاسبه ضرایب عبور و بازتاب کل ساختار، از روش ماتریس انتقال [9] استفاده میکنیم.
نتایج و بحث
در این تحقیق، رفتار فشردهسازي دو نوع ساختار تناوبی یک-بعدي در ناحیه طیفی مادونقرمز نزدیک با استفاده از نرمافزار متلب بطور عددي مورد ارزیابی و شبیهسازي قرار گرفت. هر دو ساختار شامل N جفت لایهي متناوب از مواد ديالکتریک تیتانیا و سیلیکا بهترتیب بهعنوان مواد با ضرایب شکست بالا - A - و پایین - B - بوده و داراي شکل کلی - AB - N و - A*B - N میباشند کهA* نمایانگر لایهي با ضریب تدریجی و N تعداد سلولهاي واحد است.
متشکل از چندین لایهي همگن با ضخامت یکسان میباشد که ما در اینجا 9 لایه با ضخامت 50 نانومتر در نظر گرفتیم. طیف بازتاب و منحنی پاشندگی سرعت گروه براي ساختار ساده مورد مطالعه در شکلهاي 2 و 3 نشان داده شده است. منحنی پاشندگی شکل 3 بر اساس محاسبهي فاز تپ خروجی و مشتق دوم آن نسبت به فرکانس رسم شده است. مطابق شکل 2، طولموج مرکزي تپ مورد مطالعه 800 - نانومتر - در نزدیکی لبهي گافنواري قرار گرفته است جایی که در آن پاشندگی ساختار قابل ملاحظه میباشد.
