طراحي و شبيه‌سازي لنزهاي بلور فوتوني در ساختارهاي نانومتري مختلف

Design and Simulation of Photonic Crystal Lenses in Various Nano-Structures

با توجه به نياز مدارات مجتمع نوري به ساختارهايي كه نور را در مسيرهاي مورد لزوم هدايت و در مكان‌هاي مناسب متمركز نمايند، استفاده از ويژگي‌هاي بلورهاي فوتوني براي حصول لنزهاي بلور فوتوني، مطرح مي‌گردد. اين لنزها داراي قابليت بالاي تمركز مدها در نقطه كانوني نانومقياس، با اتلاف كم و قدرت تمركز زياد هستند. در اين مقاله، با طراحي لنزهاي بلور فوتوني با زدايش شيميايي حفره‌هاي هوا در آرايش شش‌ضلعي در بستر دي‌الكتريك SiO2 و با تاباندن امواج نوري تخت به اين ساختارهاي نانومتري مختلف با چينش و گام‌هاي متفاوت و برهم‌كنش نور با ساختار، در نتيجه نور در نقاط مطلوبي متمركز و كانوني مي‌گردد. نتايج حاصله از شبيه‌سازي، شامل دامنه ميدان الكتريكي، شدت، توان و پهناي تمركز با استفاده از برش مقطعي مدي در طول موج پنجره اول مخابراتي nm 850، بررسي شدند. نتايج شبيه‌سازي نشان دادند كه اين پارامترها را مي‌توان در يك مقدار گام مشخص و بهينه، nm 385، براي مقاصد كنترل و تمركز لنزي مطلوبي در ابعاد كوچك نانومقياس، به ميزان كسري از طول موج، µm 0/49~، به‌كار برد. همچنين، نتيجه كميت حساسيت بدست آمده براي استفاده از ساختار به عنوان حس‌گر نوري، به ميزان nm/RIU 645 است.

Owing to the requirements of integrated circuits to the structures that guide light in the requisite directions and focus on appropriate sites, benefiting photonic crystal properties to achieve photonic crystal lenses is proposed. These lenses have the high capability of focus for modes at the nano-scale focal point, with low loss. In this paper, photonic crystal lenses are designed through etching air-holes in a hexagonal arrangement in SiO2 dielectric substrate. By applying plane waves to these different nanometer structures with a variety of arrangements and pitches and interaction of light with structure, thereby light is focused at desired points. The results of the simulations, including electric field amplitude, intensity, power, and focusing width were investigated using field profiles at the wavelength of the first telecommunication window (850 nm). The simulation results indicated that these parameters can be applied at a specified and optimal pitch value, 385 nm, for optimum control and concentration in lensing at small nano-scale dimensions within a fraction of wavelength, ~0.49 µm. Also, the result of the Sensitivity for applying the structure as an optical sensor is 645 nm/RIU.