پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 941 |
| تعداد مقالات | 7,773 |
| تعداد مشاهده مقاله | 12,854,148 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,152,520 |
مقاله پژوهشی: دو پایایی تمام نوری در بُره های بلور فوتونی با ساختارِ جفت شده کاواک-موجبر | ||
| فیزیک کاربردی ایران | ||
| مقاله 5، دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 24، فروردین 1400، صفحه 82-95 اصل مقاله (767.64 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/ijap.2021.34757.1192 | ||
| نویسنده | ||
| تایماز فتح الهی خلخالی* | ||
| استادیار، پژوهشکدۀ فوتونیک و فناوری‌های کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این تحقیق یک بُرۀ بلور فوتونی با شبکۀ مثلثی شامل حفره‌های هوا در زمینۀ مادۀ ناهمسانگرد تلوریم بر زیرلایه‌ای از تفلون بررسی می‌شود. در این ساختار به منظور ایجاد یک کاواک غیر خطی، ابتدا اندازۀ یکی از حفره‌های هوا را تغییر میدهیم و درون آن را با مادۀ غیر خطی پلی‌استیرن پر میکنیم. در ادامه برای به دست آوردن بیشینۀ مقدار ضریب کیفیت کاواک، با استفاده از روش تفاضل‌های متناهی در حوزۀ زمان، تمامی پارامترهای ساختاری بهینه شد. نتایج محاسبات نشان میدهد به ازای پارامترهای بهینه، این کاواک دارای ضریب کیفیت است. سپس این کاواک به صورت متقارن بین دو موجبر قرار داده شد و یک دستگاه کاواک‌ـ‌موجبر ایجاد شد. نتایج نشان داد که میتوان در ساختار فوق با تغییر دادن فاصلۀ کاواک و موجبرها، جفت‌شدگی قوی بین کاواک و موجبرها به وجود آورد و در پایان نمودار دوپایایی نوری برای ساختار بهینه‌شدۀ کاواک‌ـ‌موجبر محاسبه شد. از نتایج میتوان دریافت که شدت آستانۀ کلیدزنی در این ساختار به شکل چشمگیری ناچیز است. در پدیدۀ کلیدزنی نوری شدت آستانه و زمان واکنش مادۀ غیر خطیِ استفاده‌شده دارای اهمیت فراوان است. زمان واکنش پلیمرها نسبت به نیمرساناها به طور چشمگیری کمتر است و با توجه به این که در این تحقیق از مادۀ پلی‌استیرن استفاده شده است، در مقایسه با دستگاه‌های ساخته‌شده از مادۀ غیر خطی نیمرسانا دارای مزیتهای بیشتری است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بُره های بلور فوتونی؛ کاواک ها و موجبر های بلور فوتونی؛ مواد غیر خطی؛ روش تفاضل های متناهی حوزه زمان | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Research Paper: All-Optical Bistability in Photonic Crystal Slabs with Coupled Cavity-waveguide Structure | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Taymaz Fathollahi-khalkhali | ||
| Assistant Professor, Photonics and Quantum Technologies Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, we consider a photonic crystal slab with a triangular lattice, which consists of air holes with a circular shape in a tellurium background on top of a Teflon substrate. In this structure, by enlarging the size of an air hole and infiltrating it with nonlinear polystyrene material we introduce a nonlinear cavity in the mentioned structures. Then, we optimize the geometrical parameters, using the finite-difference time-domain method, to obtain optimal parameters. The results reveal that the triangular lattice represents a nonlinear cavity with a large quality factor (). The mentioned value is much greater than the reported values in similarly designed structures. Then, the designed high-quality cavity is placed between two waveguides symmetrically, and thus a coupled cavity-waveguide structure is created. These waveguides are used to couple light in and out of the cavity. Our investigation shows that by changing the structural parameters such as distance between the cavity and waveguides, the strong coupling between the cavity and waveguides is obtained. In the end, the optical bistability diagram of the structure corresponding to optimum parameters is presented. It is observed that the threshold power is significantly low in the designed structure. In the optical switching phenomenon, the threshold intensity and the response time of the nonlinear materials are very important. The response time of polymers is significantly shorter than that of semiconductors and due to the use of polymers instead of semiconductors in the current study, the obtained results represent some advantages compared with the previously published results. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Photonic Crystal Slabs, Photonic Crystal Cavities and Waveguides, Nonlinear Material, Finite-difference Time-domain Method | ||
| مراجع | ||
|
[1] Yablonovitch. E, Inhibited spontaneous emission in solid state physics and electronics, Phys. Rev. Lett. 58. 2059-2062. 1987. [2] John. S, Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices, Phys. Rev. Lett. 58. 2486-2489. 1987. [3] Anderson. C.M., Giapis. K.P, Larger Two-Dimensional Photonic Band Gaps, Phys. Rev. Lett. 77. 2949-2952.1996. [4] Johnson S. G., Fan. S., Villeneuve. P. R., Joannopoulos. J. D., Kolodziejski. A., Guided modes in photonic crystal slabs, Phys. Rev. B. 60. 5751-5758.1999. [5] Bravo-Abad. J., Rodriguez. A., Bermel. P., Johnson. S. G., Joannopoulos. J. D., Soljacic. M., Enhanced nonlinear optics in photonic-crystal microcavities, Opt. Express. 15 16161- 16176.2007. [6] Melnichuk. M., Wood. L. T., Direct Kerr electro-optic effect in noncentrosymmetric materials, Phys. Rev. A. 82. 013821-9.2010. [7] Wang Y., Abe. Y., Matsuura. Y., Miyagi. M., Uyama. H., Refractive indices and extinction coefficients of polymers for the mid-infrared region, Appl. optics 37. 7091-7095 (1998). [8] Rezaei. B., Fathollahi Khalkhali. T., Soltani Vala. A., Kalafi. M., Absolute band gap properties in two-dimensional photonic crystals composed of air rings in anisotropic tellurium background, Optics Commun. 282. 2861-2869.2009. [9] Fathollahi-Khalkhali. T., Bananej. A., Tunable complete photonic band gap in anisotropic photonic crystal slabs with non-circular air holes using liquid crystals, Optics Commun. 369. 79-83.2016. [10] Liang. C. Y., Krimm. S., Infrared Spectra of High Polymers. VI. Polystyren, Journal of Polymer Science. XXVII. 241-254.1958. [11] Ftahollahi-Khalkhali, T., Shiri, R., Shahrokhabadi, H., Bananej. A., Complete photonic band gap characteristics of two-dimensional Kerr nonlinear plasma photonic crystals, Indian J Phys. 93. 1537–1544.2019. [12] Oskooi A. F., Roundy D., Ibanescu. M., Bermel. P., Joannopoulos. J. D., Johnson. S. G., MEEP: A flexible free-software package for electromagnetic simulations by the FDTD method, Comput. Phys. Commun. 181. 687-702.2010. [13] Hu. X., Gonga. Q., Liu. Y., Cheng. B., Zhang. D., All-optical switching of defect mode in two-dimensional nonlinear organic photonic crystals, Appl. Phys. Lett. 87. 231111-3.2005. [14] Qin. F., Meng. Z.M., Li. Z.Y., Design of all-optical switching component based on pillar-array hybrid nonlinear photonic crystal cavity, J. Opt. Soc. Am. B 29. 2314-2319.2012. [15] Almeida. V.R., Lipson. M., Optical bistability on a silicon chip, Opt. Lett. 29. 2387-2389.2004. [16] Notomi. M., Shinya. A., Mitsugi. S., Kira. G., Kuramochi. E., Tanabe. T., Optical bistable switching action of Si high-Q photonic-crystal nanocavities, Opt. Express 13. 2678-2687.2005. [17] Barclay. P.E., Srinivasan. K., Painter. O., Nonlinear response of silicon photonic crystal microresonators excited via an integrated waveguide and fiber taper, Opt. Express 13 801- 820.2005. [18] Tripathy. S. K., Hota. M., Panigrahi. T., A Model for Optical Bistability in a Hybrid Semiconductor Photonic Crystal Structure, IEEE. Photon. Technol. Lett. 21. 772-774.2009. [19] Paghousi. R., Fasihi. K., High-contrast controllable switching based on polystyrene nonlinear cavities in 2D hole-type photonic crystals. Optics Commun. 415. 101–106.2018. [20] Yang. D., Wang. C., Yuan. W., Wang. B., Yang, Y, Ji. Y., Silicon on-chip side-coupled high-Q micro-cavities for the multiplexing of high sensitivity photonic crystal integrated sensors array, Optics Commun. 374. 1–7. 2016. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 877 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 581 |
||