طراحی و شبیه سازی آشکارسازهای نوری تمام سیلیکونی بر پایه ی ریز تشدیدگرهای حلقوی در ناحیه ی مادون قرمز نزدیک
Abstract
در این پایان نامه در ابتدا به مطالعه و بررسی چند حوزه مهم آشکارسازهای سیلیکونی مورد استفاده در مخابرات نوری، شامل آشکارسازهای جذب میان باندی و جذب حالت سطحی و آشکارسازهای بر مبنای گسیل داخلی فوتون پرداخته شده است. در ادامه با تمرکز بر ساختارهای ارایه شده برای آشکارسازهای مبتنی بر گسیل داخلی فوتون، به محدودیت های آن پرداخته شده است. با شناسایی نقاط ضعف و قوت این ساختارها، ما به ارایه ساختار جدید آشکارسازهای مبتنی بر گسیل داخلی فوتون بر مبنای ساختارهای ریز تشدیدگرهای حلقوی پرداخته ایم. استفاده از کاواک نوری در ساختارهای آشکارساز نوری یکی از راهکارهای اساسی برای دستیابی به حداکثر جذب در حداقل حجم ناحیه فعال و در نتیجه بهینه سازی همزمان بازده و سرعت (پهنای باند) آن است. چنین آشکارسازهایی که آنها را آشکارسازهای مبتنی بر ریزتشدیدگرهای حلقوی می نامند، در برگیرنده ویژگی های اساسی ساختارهای تشدیدگری (مانند فابری پرو) و ساختارهای موج بری می باشد و عملا بطور همزمان امکان کاهش ضخامت و سطح لایه جذب را فراهم می کند. علاوه بر آن این آشکارسازه دارای پاسخ طیفی تنظیم پذیر هستند که امکان استفاده از آنها را در wdm بسیار ارزشمند می سازد. بر این اساس نخست ساختار ریزتشدیدگر حلقوی بررسی می شود، و رفتار آن در حالت خطی مورد بررسی قرار می گیرد.پس از این تبیین، مدل مبتنی بر تبدیل z ریزتشدیدگر حلقوی که قسمتی از آن با نانو لایه سیلیسایدی و یا فلزی پوشانیده شده است ارایه شده است. در الگوی آشکارساز نوری رفتار میدانهای نوری در آشکارساز ریزتشدیدگر حلقوی با استفاده از نرم افزار femlab (comsol) تعیین شده است. در ادامه به طراحی یا تحلیل آشکارساز نوری حلقوی بر حسب ابعاد و مشخصه های فیزیکی آن پرداخته شده است. شبیه سازی نشان می دهد که بیشترین مقدار حاصل ضرب پهنای باند و بازده (bw×qe) در ساختار مبتنی بر ریزتشدیدگر حلقوی تقریبا ghz10 می باشد، که نسبت به ساختارهای تشدیدگر نوری مشابه (فابری پرو)، بیشترین مقدار را دارد.