Çizgi kusurlu fotonik kristal dalga kılavuzlarına ışığın bağdaştırılması
Coupling of light into line defect photonic crystal waveguides
Yazar: OSMAN ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. BARIŞ AKAOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Optik fizik = Optical physics

Özet:
Fotonik kristaller bir ya da daha fazla boyutta periyodik olarak dizilen düzenli yapılardır. Bu yapılar fotonik bant boşluğuna sahip olmaları sayesinde ışığı kontrol edebilirler ve olağandışı optik özelliklerle birlikte birçok yenilikçi uygulama alanına sahiptirler. Bir fotonik tümleşik devrenin bir iletişim ağı sisteminde uygulaması olması için, fotonik kristal aygıtların boyunun mikro boyutların da altına düşürülmesine ihtiyaç vardır. Fakat küçük boyutlu fotonik kristal cihazlarda ortaya çıkan en kritik problem, dar fotonik kristal dalga kılavuzuyla yeterli miktarda ışığı bağdaştırmaktır. Bu sebepten ötürü, bu tez kapsamında daha geniş kesitli ışık kaynağını, dar fotonik kristal dalga kılavuzu ile bağdaştırmak için özel fotonik kristal bağdaştırıcılar tasarlanmıştır. Öncelikle fotonik kristal kare ve üçgen örgü meydana getirilmiş ve bunların çözümlenmesi yapılmıştır. Daha sonra fotonik kristal dalga kılavuzu oluşturulmuş ve bu kılavuzun girişinde basamaklı yapı ile inceltilmiş bağdaştırıcılar incelenmiştir. Sonrasında inceltici yapıya eklenen kusurların iletim performansı etkileri araştırılmıştır. Fotonik kristal yapılarda ışığın yavaşlatılması ışık-madde etkileşimini artırarak fotonik aletlerin performansını artırır. Bundan dolayı, tasarlanan bağdaştırıcıların iletim performansları yavaş ışık destekleyen dalga kılavuzunda hesaplanmıştır. Fotonik kristallerin bant yapıları düzlem dalga açılımı yöntemi ile belirlenmiştir. Atmanın zaman içinde ilerleyişi ve iletim spektrumları zaman bölgesinde sonlu farklar yöntemi hesaplamalarıyla elde edilmiştir.

Abstract:
Photonic crystals are regular array of structures that are periodic in one or more dimensions. They have the capability to control electromagnetic waves due to the existence of photonic bandgap. By means of this, photonic crystals possess unusual optical properties and various innovative application areas. For the application of a photonic-integrated circuit in a communication network system, the dimension of photonic crystal devices need to be scaled down to the sub-micro-range. However, the most critical problem that arises from the small size of photonic crystal devices is to couple sufficient amount of light to the narrow waveguide. For this reason, within the scope of this thesis, special photonic crystal couplers have been designed to couple light source of larger cross-sectional size to the narrow photonic crystal waveguide. Firstly, square and triangular shape photonic crystal latticeses are created and analysed. Then, photonic crystal waveguide is generated and step shaped tapered coupler is examined at the entry of waveguide. After that, transmisson performance effects of defects-added taper structure is investigated. The slowness of light in photonic crystal structures improves performance of the photonic devices with the increase of light-matter interaction. Because of this reason, transmisson performance of designed couplers are calculated in waveguide supporting slow light. Band structures of photonic crystals are determined by plane-wave expansion method. The propagation of the pulse in time and transmission spectra are obtained by finite-difference time-domain calculations.