طراحی و شبیه سازی موجبرهای پلاسمونیک با دی الکتریک غیرخطی کر
چکیده
موجبرهای mim به علت هدایت پلاسمون های سطحی در سطح مقطع فلز-دی الکتریک ساختارهای بسیار مهمی در ادوات پلاسمونیکی هستند. در سال های اخیر این ساختارها محبوبیت زیادی در میان محققین بدست آورده اند چراکه این موجبرها نه تنها از انتشار مدهای با طول موج بسیار کوچک و با سرعت گروهی بالا پشتیبانی می کنند، بلکه توانایی هدایت موج تا فواصل نسبتا بالا را از خود نشان می دهند. ترکیب این موجبرها با نانوتشدیدگرهایی با شکل های مختلف که از پهلو به آن ها کوپل شده اند، ساختارهای متنوع جدیدی را به وجود می آورند که کاربردهای زیادی در ادوات تمام نوری دارند. در این تحقیق به بررسی ساختارهای پلاسمونیکی ای می پردازیم که درون ساختار آن ها از دی الکتریک غیرخطی با اثر کر استفاده شده است. در ابتدا یک موجبر mim با دی الکتریک غیرخطی را در نظر می گیریم و رابطه ی پاشندگی آن را به صورت تحلیلی به دست می آوریم. در ادامه، پاسخ فرکانسی سیستم های نانومتری متشکل از موجبرهای mim و تشدیدگرهای حاوی ماده غیرخطی کر که از پهلو به موجبر کوپل شده است را به صورت عددی مورد بررسی قرار می دهیم و با این روش یک فیلتر میان نگذر با توانایی سوئیچ کردن بین دو حالت را طراحی وشبیه سازی میکنیم. در ادامه، با به کارگیری یک تشدیدگر داخلی (داخل موجبر اصلی) که از همان ماده غیرخطی داخل تشدیدگر تشکیل شده است یک پاسخ فرکانسی تیز و غیرمتقارن تولید می کنیم. با این کار شیفت طول موجی مورد نیاز برای انجام عمل سوئیچینگ کامل را به طور محسوسی کاهش می دهیم. این ساختار می تواند گزینه ی مناسبی برای طراحی سوئیچ های پلاسمونی در قدرت های پایین باشد. در قسمت پایانی هم با ارائه ی یک مدل خط انتقال برای فیلتر پلاسمونی طراحی شده، نتایج عددی به دست آمده را به صورت تحلیلی تایید خواهیم کرد.