طراحی موجبرهای بلور فوتونی برای مدارهای مجتمع نوری

در این پایان¬نامه با استفاده از بلورهای فوتونی، نحوه طراحی و دست¬یابی به یکی از اساسی¬ترین جزء مدارهای مجتمع نوری یعنی موجبر بلورفوتونی با خم¬های مختلف بررسی شده است. هدف از این طراحی¬ها، دستیابی به موجبر فوتونی با ضریب انتقال بالا و پهنای باند بزرگ در خم¬های مختلف است. برای کاهش بازتاب¬های برگشتی و پراکندگی به کمترین مقدار، عوامل ایجاد تلفات، و تلاش برای از بین بردن این نقص¬ها در ساختارهای مختلف بررسی شده است. برای این منظور، سه ساختار متفاوت، بسته به نوع کاربرد آن، طراحی شده است. ابتدا پارامترها و مشخصه¬های مورد ارزیابی در یک موجبر بلورفوتونی با خم ?90 با شبکه مربعی و توپولوژی میله¬های دی¬الکتریک در بستر هوا معرفی شده است. با جابجایی نقص¬ها و ایجاد میله¬های دی¬الکتریک در نواحی خم و تزریق سیلیکون با ضریب شکست 4/3n= در آن، موجبری با خم ?45، طراحی شده است. در بهترین شرایط ضریب انتقال برای چنین خم تیزی برابر 88/0 بدست آمد. طراحی بعدی، بهبود انتقال در موجبر فوتونی با ساختار شبکه مثلثی از نوع حفره¬ای با خم ?60 درجه است. این طرح شامل افزودن سه حفره در مرکز خم با شعاع a 2/0 است که دو حفره کناری با سیال نوری به ضریب شکست 1/2 پُر شده است. در این ساختار ضریب عبور به 95% می¬رسد و پهنای باند 75 نانومتر می¬باشد. این ساختار پیشنهادی نسبت به سایر ساختارهایی که پیش از این ارایه شده، ضریب عبور بالاتری دارد. اثر تغییر ضریب شکست با وارد کردن سیال تزریقی متفاوت در این ساختار بررسی شده است. روش تحلیل و شبیه¬سازی ساختارها، مبتنی بر روش¬های عددی تفاضل محدود در حوزه زمان (fdtd) و روش بسط امواج تخت (pwe) است.