تنظیم مد های سطحی در یک بلور نوری یک بعدی با لایه پوششی از جنس بلور مایع

بلورهای فوتونی، مواد دی الکتریک مصنوعی با تغییرات متناوب در ضریب شکست شان می باشند. انتشار امواج الکترومغناطیسی در این ساختارها، مشخصه های بسیار جالب و عجیبی را از خود نشان می دهد. حالت های کشید? منتشرشونده در کل بلور فوتونی، نوارهای توده ای را تشکیل می دهند، که توسط گاف ها از همدیگر جدا شده اند. وقتی که یک بلور فوتونی بی نهایت ایده آل قطع می گردد، امواج سطحی جایگزیده می تواند در سطح قطع شد? بلور فوتونی نیمه بی نهایت ظاهر گردد. این مدها، میدان های الکترومغناطیسی می باشند که، بردار موج شان مختلط هستند و منجر به این می شود که موج، در جهات عمود بر صفح? جداکنند? محیط همگن و بلور فوتونی و بسمت دورشدن از این صفحه بصورت نمایی میرا گردد. حالت های سطحی ایجاد شده در بلورهای فوتونی، می توانند جایگزینی بر کاربردهای پلاسمون های سطحی، نظیر اپتیک غیرخطی، مدولاتورهای اپتیکی، و حساسگرها، باشند. حالت های سطحی بلورهای فوتونی یک سری مزیت ها دارند. اولا"، این حالت ها، می توانند در هر محدود? فرکانسی نوری که در مدنظر باشد، ایجاد گردند که این مشخصه را از خاصیت مقیاس بندی بلور فوتونی به ارث می برد. دوما"، اتلاف پایین در این ساختارها می تواند منجر به تزویج تشدیدی تیز، مابین نور فرودی و حالت های سطحی، شود. به دلیل کاربردهای فراوان حالت های سطحی، بدست آوردن تنظیم پذیری حالت های سطحی دارای مزایای فراوانی می باشد. در اکثر بلورهای فوتونی، ثابت دی الکتریک اجزای سازنده آن مستقل از تاثیر عوامل خارجی حاکم بر بلور همچون دما، میدان مغناطیسی و یا میدان الکتریکی می باشد و زمانی که یک بلور فوتونی ساخته شد، موقعیت مد های سطحی ایجاد شده آن ثابت بوده و هیچ تغییری در موقعیت مدهای سطحی، تحت تاثیر عوامل نامبرده ایجاد نمی شود. برای دستیابی به تنظیم پذیری در بلورهای فوتونی، نیاز است که حداقل ثابت دی الکتریک یکی از اجزای تشکیل دهنده بلور فوتونی به عوامل خارجی مانند، دما، میدان الکتریکی و یا میدان مغناطیسی وابسته باشد. بلورهای مایع از جمله موادی هستند که ثابت دی الکتریک آنها به وسیله اعمال میدان الکتریکی خارجی تغییر می کند، در نتیجه با استفاده از بلورهای مایع در ساخت بلور فوتونی، به تنظیم پذیری در بلورهای فوتونی دست پیدا می کنیم. در این پایان نامه به منظور تنظیم مدهای سطحی از یک لایه پوششی از جنس بلور مایع استفاده شده است. بلور مایع از بردارهای راهنمایی تشکیل شده است که چگونگی جهت گیری این بردارهای راهنما تحت اعمال میدان های الکتریکی خارجی بر روی لایه بلور مایع، نقش خیلی مهمی در تنظیم موقعیت مدهای سطحی بازی می کنند. پروفایل توزیع جهت گیری بردارهای راهنمای بلور مایع بر حسب مکان به إزای ولتاژهای اعمالی خارجی بر روی بلور مایع، با کمینه کردن انرژی آزاد کل که به معادلات اویلر-لاگرانژ تبدیل می شود، محاسبه شده است. معادلات اویلر-لاگرانژ از روش محاسباتی تفاضل محدود تکراری محاسبه شده است. همچنین معادلات روش بسط موج تخت، به حالتی که سیستم بلور فوتونی شامل مواد ناهمسانگردی چون بلور مایع باشد، تعمیم داده شده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که با افزایش میدان الکتریکی اعمالی برروی لایه بلور مایع، موقعیت مدهای سطحی به شکل قابل توجهی به سمت پایین جابجا می شوند. گستره این تنظیم پذیری به نوع بلور مایع مورد استفاده بستگی دارد. در این پژوهش با انتخاب بلور مایع های با ناهمسانگردی بالا، بیشترین تنظیم پذیری را در موقعیت مدهای سطحی بدست آوردیم