Kararlı fotonik kristal optik fiber ve çizgisel kusurlu dalga kılavuzu tasarımı

Abstract

Fotonik kristaller periyodik dielektrik yapılardır. Bu periyodiklik sayesinde ışığın yayılmasına, önceden mümkün olamayan değişik yöntemlerle müdahele etmek mümkün hale gelmiştir. Bu yüzden fotonik kristal dalga kılavuzları optik entegre devre uygulamalarında önemli rol oynamaktadır çünkü dalga kılavuzları belli frekans bantlarındaki elektromanyetik dalgaların yayılmasını engelleyebilirler. Geleneksel dalga kılavuzları toplam iç yansıma prensibi ile çalışırlar. Fakat bu yapılarda problem ışığı döndürmek istediğimizde oluşmaktadır, çünkü dönüş esnasında kabul edilemeyecek oranlarda kayıplar oluşur. Bunun en basit açıklaması, dönüş¸ esnasında gelen ışığın açısının toplam iç yansımanın gerçekleşebilmesi için gerekli olan değerden daha küçük olmasıdır ve bu yüzden de dönüş esnasında kayıplar artmaktadır. Bütün bunlardan dolayı bu çalışmada elektromanyetik dalgaların iletiminde meydana gelen zayıflamaların minimuma indirilerek sinyalin daha güçlü ve kayıpsız iletimi sağlanmıştır, böylelikle optoelektronik devrelerde ve optik hesaplama gibi alanlarda pratikte kullanılabilir tasarımlar üretilmiştir. Dönüş esnasında oluşan kayıpları azaltabilmek için bir boyutlu dalga kılavuzunun dönüş kısmını iki boyutlu çizgisel kusurlu dalga kılavuzu ile aynen devam ettirerek farklı yarıçaplarla döndürülmüş ve alternatif modellemeler geliştirilmiştir. Düzlem dalga açılım ve süperhücre yöntemiyle öngördüğümüz yapılara uygun parametreleri belirleyip, hangi frekanslarda kılavuzlanma olucağını elde ettikten sonra sonlu farklar yöntemiyle belli frekanslar için %99’un üzerinde iletim elde edilmiştir. Aynı zamanda, farklı köşe yapıları deneyerek iletimin 900’lik bir dönüşe rağmen ne kadar kayıpsız ilerleyebildiğini gösterdik.