Mathematical modelling of light propagation in photonic crystal waveguides
Işığın fotonik kristal dalga kılavuzunda yayılımının matematiksel modellemesi
- Tez No: 371849
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN SAMİ SÖZÜER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Matematik, Physics and Physics Engineering, Electrical and Electronics Engineering, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Fotonik kristaller, Photonic crystals
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Matematik Bölümü
- Bilim Dalı: Matematik Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Photonic crystals are artificially engineered materials where the dielectric constant is varying periodically. A photonic band gap can be created by scattering at the dielectric interfaces, which forbids propagation of light in a certain frequency range of light. This property ensure us to control light, which is normally impossible with conventional optics. Moreover, by placing a linear defect into the photonic crystal one can construct a waveguide, which can be considered as same as the wires, which keep the currents inside, a photonic crystal waveguide keep light travel in the waveguide, thence in the desired direction. By this way thanks to photonic crystal waveguides one can control light propagation in the integrated circuit devices. The goal of this work is to provide a comprehensive understanding of photonic crystal waveguides to bend light. The purpose is to create a 90 bend for line defect photonic crystal assisted waveguides and present fully three-dimensional calculations with optimized geometrical parameters that minimize the bending loss. The scheme uses one-dimensional photonic crystal slab waveguides for straight sections' and a corner element made consisting a square photonic crystal slab. The two different structures, with either silicon-silica or with silicon-air are used in the guiding photonic crystal layer. Furthermore, the guiding layer is sandwiched between either air on both top and bottom, or between air on top and silica substrate at the bottom, to serve as the“cladding”medium. Calculations are presented for the transmission values of TE-like modes where the electric field is strongly transverse to the direction of propagation, with and without the photonic crystal corner element for comparison. We find that the bending loss can be reduced to under 2%.
Özet (Çeviri)
Fotonik kristaller, dielektrik sabitinin periyodik olarak değiştiği, yapay olarak düzenlenmis malzemelerdir. Fotonik bant aralığı ise fotonik kristale gönderilen ışığın, belli bir bant aralığındaki frekanslarda yayılımının yasaklanması anlamına gelir. Bu özellik yardımıyla, geleneksel optik ile normalde mümkün olmayan ışığın kontrol altına alınmasını sağlayabiliriz. Ayrıca, fotonik kristalin içine doğrusal bir kusur koyarak dalga kılavuzu elde edilebilinir, böylece bir tel nasıl içinde akımı saklıyor ve onu taşıyorsa, fotonik kristal dalga kılavuzuda dalga kılavuzunun içinde ışığı saklar ve onu istenilen yöne taşır. Bu yol ile, fotonik kristal dalga kılavuzları sayesinde ışık iletimini entegre devre cihazlarda kontrol edebiliriz. Bu çalışmanın amacı, fotonik kristal dalga kılavuzlarında ışığın bükülmesi konusunu kapsamlı bir şekilde incelemektir. Amaç fotonik kristal destekli cizgisel kusurlu dalga klavuzunu 90 derecelik açı ile bükmek ve üç boyutlu hesaplamalarla bükmeden kaynaklı kayıpları parametreleri optimize ederek minimuma indirmektir. Önerilen yöntem ile ışık düz ilerlerken bir boyutta periyodik dalga kılavuzu kullanılır, ışık döneceği zaman iki boyutta periyodik kare örgülü fotonik kristal içine girer, dönüşünü tamamlar ve tekrar düz ilerlemek ¨uzere bir boyutta periyodik dalga kılavuzunun içine girer. Çalışmamızda kılavuz katmanı olarak iki farklı yapı ¨uzerinde çalışılmıştır. Bu yapılardan biri silika-silikon kullanılarak diğeri ise hava-silikon kullanılarak elde edilmiştir. Ayrıca, kılavuz katmanını iki farklı şekilde çalışılmıştır. Birincisinde, kılavuz katmanını üstten ve alttan hava arasına alınmıştır, ikincisinde ise kılavuz katmanını üstten hava ve alttan silika arasına alınmıştır. Hesaplamalar TE-benzeri modları için verilmiştir, TE-benzeri modlar tanım olarak elektrik alanın ışığın yayılım yönünde bileşeninin değerinin 0'a yakın olduğu durumdur. Işığın virajı dönmeden önce ve döndükten sonra enerji değerleri oranlanmış, iletim bu orana göre hesaplanmıştır. İletim değeri grafiklerinde fotonik kristal dalga kılavuzu kullanılarak tasarlanan yapılarla sadece dalga kılavuzu kullanılarak tasarlanmıs¸ yapılara ait sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Dönmeden kaynaklanan kayıpların 2%'nin de altına indirilebiliniceği gösterilmiştir.
Benzer Tezler
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER