طراحی و شبیه‌سازی لنزهای بلور فوتونی در ساختارهای نانومتری مختلف

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، استان سیستان و بلوچستان

چکیده

با توجه به نیاز مدارات مجتمع نوری به ساختارهایی که نور را در مسیرهای مورد لزوم هدایت و در مکان‌های مناسب متمرکز نمایند، استفاده از ویژگی‌های بلورهای فوتونی برای حصول لنزهای بلور فوتونی، مطرح می‌گردد. این لنزها دارای قابلیت بالای تمرکز مدها در نقطه کانونی نانومقیاس، با اتلاف کم و قدرت تمرکز زیاد هستند. در این مقاله، با طراحی لنزهای بلور فوتونی با زدایش شیمیایی حفره‌های هوا در آرایش شش‌ضلعی در بستر دی‌الکتریک SiO2 و با تاباندن امواج نوری تخت به این ساختارهای نانومتری مختلف با چینش و گام‌های متفاوت و برهم‌کنش نور با ساختار، در نتیجه نور در نقاط مطلوبی متمرکز و کانونی می‌گردد. نتایج حاصله از شبیه‌سازی، شامل دامنه میدان الکتریکی، شدت، توان و پهنای تمرکز با استفاده از برش مقطعی مدی در طول موج پنجره اول مخابراتی nm 850، بررسی شدند. نتایج شبیه‌سازی نشان دادند که این پارامترها را می‌توان در یک مقدار گام مشخص و بهینه، nm 385، برای مقاصد کنترل و تمرکز لنزی مطلوبی در ابعاد کوچک نانومقیاس، به میزان کسری از طول موج، µm 49/0~، به‌کار برد. همچنین، نتیجه کمیت حساسیت بدست آمده برای استفاده از ساختار به عنوان حس‌گر نوری، به میزان nm/RIU 645 است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design and Simulation ofPhotonic CrystalLensesin Various Nano-Structures

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Tahmasbi
  • Ahmadreza Daraei
Department of Physics, Faculty of Science, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran.
چکیده [English]

Owing to the requirements of integrated circuits to the structures that guide light in the requisite directions and focus on appropriate sites, benefiting photonic crystal properties to achieve photonic crystal lenses is proposed. These lenses have the high capability of focus for modes at the nano-scale focal point, with low loss. In this paper, photonic crystal lenses are designed through etching air-holes in a hexagonal arrangement in SiO2 dielectric substrate. By applying plane waves to these different nanometer structures with a variety of arrangements and pitches and interaction of light with structure, thereby light is focused at desired points. The results of the simulations, including electric field amplitude, intensity, power, and focusing width were investigated using field profiles at the wavelength of the first telecommunication window 850 nm. The simulation results indicated that these parameters can be applied at a specified and optimal pitch value, 385 nm, for optimum control and concentration in lensing at small nano-scale dimensions within a fraction of wavelength, ~0.49 µm. Also, the result of the Sensitivity for applying the structure as an optical sensor is 645 nm/RIU.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photonic Crystal Lenses
  • Graded Refractive Index
  • Bandgap
  • Bragg Arrays
  • Tapered Air-Holes