طراحی و شبیه سازی کریستال فوتونی برای مدولاسیون فاز نور براساس خاصیت غیرخطی
چکیده
در این پایان نامه مدولاسیون فاز نور با استفاده از موجبرهای کریستال فوتونی بر مبنای خاصیت غیرخطی بررسی گردیده است. درابتدا کریستال های فوتونی به عنوان یک کلاس جدید از محیط های اپتیکی معرفی و نحوه تشکیل یک موجبر با ایجاد نقص خطی در این ساختارها بیان شده است. انتشار نور با فرکانسهای محدوده ی باند ممنوعه ی فوتونی نیز نمایش داده شده است. سپس در مورد اثر نور کند بعنوان یکی از قابلیت های موجبرهای کریستال فوتونی و نقش آن در کوچک کردن ابعاد ادوات اپتیکی مانند مدولاتورهای مبتنی بر خواص غیرخطی بحث شده است. علاوه بر این، بر مبنای اثر نور کند کاهش شدت سیگنال نوری جهت مدولاسیون فاز صورت گرفته است. به منظور طراحی موجبرهای کریستال فوتونی و انتخاب نقطه کار مناسب با حداقل پراکندگی سرعت گروه، نمودار پاشندگی آنها بررسی شده است. پس از معرفی اثرغیرخطی مرتبه سوم )اثر kerr) و نقش آن در تغییر ضریب شکست ماده، از این اثر در موجبرهای طراحی شده جهت انجام مدولاسیون فاز نور استفاده شده است. علاوه برتحلیل و شبیه سازی دو مدولاتورموجبر کریستال فوتونی، یک مدولاتور موجبر جدید با اثر نور کند قوی تر نیز پیشنهاد شده است. مشاهده شده است که اثر نور کند در موجبرهای کریستال فوتونی، باعث کاهش طول و شدت نور مورد نیاز جهت مدولاسیون می شود؛ اما این مزایا به قیمت کاهش پهنای باند قابل دسترس میباشند. در نهایت، تحلیل زمانی موجبرهای کریستال فوتونی توسط روش اختلاف محدود حوزه ی زمان (fdtd) انجام شده و شیفت فازهای مختلف پالس های نوری با دامنه های متفاوت نمایش داده شده است. همچنین ضریب گروه، طول مورد نیاز برای شیفت فاز ?، شدت نور لازم و پهنای باند قابل دسترس سه مدولاتور موجبر کریستال فوتونی شبیه سازی شده، با هم مقایسه شده اند.