طراحی و شبیه سازی سوییچ تمام نوری با توان مصرفی پایین با استفاده از اثرات غیرخطی در ساختار رزوناتور حلقوی بلور فوتونی

رزوناتور بلور فوتونی با ایجاد یک آرایه منظم از سوراخ های هوا در یک رزوناتور حلقوی سیلیکونی شکل می گیرد و باتوجه به ضریب گروه نسبتا بزرگ مودهای این روزناتورها، در صورت پر کردن حفره های هوا با یک ماده غیرخطی، اثراتغیرخطی در توان آستانه پایین قابل مشاهده خواهند بود. در این مقاله از این خاصیت برای طراحی سوییچ تمام نوریاستفاده شده است. برای این منظور ابتدا یک ساختار رزوناتور بلور فوتونی به صورت کوپل شده به موجبر طراحی و مودهایساختار استخراج شده است. سوراخ های هوای روزناتور بلور فوتونی با اکسید سیلیکون دارای نانو کریستال های سیلیکون پرمیشود که دارای ضریب غیرخطی کر از مرتبه n2=2x10(-16)m(2)/w است. در ساختار سوییچ طراحی شده از دو مود رزوناتور بلور فوتونی استفاده میشود. سیگنال حاوی اطلاعات یا سیگنال پروب در طول موج یکی از مودهای رزوناتور اعمالمی شود و سیگنال فرمان یا سیگنال پمپ در طول موج یک مود دیگر. در شرایطی که دامنه سیگنال فرمان (پمپ) از یکمقدار آستانه پایینتر باشد هردو سیگنال پمپ و پروب به مودهای رزوناتور تزویج شده و به خروجی ساختار نمی رسند. باافزیش دامنه پمپ و بروز اثرات غیرخطی و جابجا شدن فرکانس مودهای رزوناتور بلور فوتونی سیگنال پروب به رزوناتورتزویج نشده و در خروجی ظاهر می شود. شبیه سازی های انجام شده با روش تفاضل های محدود در حوزه زمان (FDTD) نشان میدهد که شدت توان آستانه مورد نیاز برای دستیابی به سوییچ زنی در ساختار طراحی شده برابر I=2.26mw است که از مقدار مورد نیاز در ساختار مشابه قبلی کمتر می باشد.

کلیدواژه ها:

رزوناتور حلقوی بلور فوتونی ، لبه ی باند ، بلور فوتونی یک بعدی ، باند ممنوع ، اثر نور کند ، ضریب غیر خطی کر ، سوییچ تمام نوری