بررسي تأثير ميدان مغناطيسي خارجي بر ساختار باند بلور فوتوني- پلاسمايي مغناطيده دو بعدي با ساختار لانه زنبوري به منظور كاربرد در حسگرها

Investigation of the influence of external magnetic field on the band structure of the two-dimensional magnetized plasma photonic crystal with honeycomb lattice for sensing applications

در اين مقاله به دنبال تأثير ميدان مغناطيسي خارجي بر نوارهاي گاف بلور فوتوني-پلاسمايي مغناطيده دو بعدي هستيم. در اين بلور از دو نوع بلور تيتانيا و سيليكا به همراه پلاسما با شبكه لانه ‌زنبوري و طراحي خاصي در ميله‌ها استفاده شده‌ است. نمودارهاي پاشندگي امواج الكترومغناطيسي، با حل معادلات ماكسول به روش بسط موج تخت تعميم يافته با در نظر گرفتن شكل تانسوري تابع دي‌الكتريك پلاسما به‌دست مي‌آيند. در نمودار پاشندگي، نوارهاي گاف به طور مشخص نشان داده مي‌شود. ميدان مغناطيسي خارجي با تأثير بر بسامد پلاسما مي‌تواند تعداد اين نوارها و پهناي آنها را كنترل كند. در اين طراحي خاص ميله‌ها، مي‌توان با افزايش ميدان مغناطيسي، تا چهار نوار گاف با پهناي قابل ملاحظه در محدوده بسامدي بالاتر از بسامد قطع پلاسما ايجاد كرد. كنترل نوارهاي گاف توسط ميدان مغناطيسي خارجي و استفاده از دو نوع دي‌الكتريك خاص ذكر شده، موجب مي‌شود بتوانيم اين بلور را در حسگرهاي فوتوني و كليد اپتيكي به‌كار ببريم. با توجه به محدوده بسامد نوارها از ميلي تراهرتز تا تراهرترز، اين بلور در فيلترها، موجبرها و آنتن‌ها نيز استفاده مي‌شوند.

In this paper, we study the influence of the external magnetic field on the band structure of two-dimensional magnetized plasma photonic crystal composed of Titania, Silica, and plasma with a honeycomb structure and a new arrangement of the rods. Dispersion curves of electromagnetic waves are plotted by solving Maxwell equations by the modified plane wave expansion method and considering the tensor form of the plasma dielectric function. Dispersion curves demonstrate the number of band gaps and their frequency range. The external magnetic field can tune the band gaps by influencing the plasma frequency. In this new arrangement of rods, we can have up to four band gaps in the frequencies higher than the cut-off frequency of plasma by increasing the external magnetic field. Controlling the band gaps and using the dielectrics leads to applying this crystal in photonic sensors and optical switches. Moreover, the frequency range of the band gaps from milli terahertz to terahertz gives us the chance to use the crystal in filters, waveguides, and antennas.