Tek boyutlu fotonik yapılarda fotonik bant özelliklerin incelenmesi
Investigation of photonic band  properties in one dimensional photonic structures
Yazar: VEYSEL KORKMAZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALİ ÇETİN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Fotonik bant aralıklı malzemelerin ve bunların ışığın yayınımının kontrolünde
kullanılmalarının çeyrek asır önce keşfi, bilimin bir çok alanında yeni ve heyecan verici
gelişmelere ve araştırmalara neden olmuştur. Bu yapıların uygun yöntemlerle
modellenmesi ve analizi onların anlaşılması açısından önemlidir.
Bu çalışmada, öncelikle tek boyutlu periyodik fotonik bir yapıda kırılma indisi
faktörü (δ) ve doluluk faktörünün (η) değişimine bağlı olarak dalga vektörü ve bant
aralığı karakteristikleri gösterildi. Bazı kritik yapısal parametrelerdeki değişimin çok
yönlü yansıma bandı üzerindeki etkisi iki farklı periyodik tabakalı sistem ele alınarak
karşılaştırmalı olarak incelendi. 3D ortamda TE ve TM polarizasyonlarında ışık
dalgasının periyodik ortamda ilerleyişi 0
o∼80o
arasında farklı geliş açıları için simüle
edildi. Sistemin toplam bant genişliği ile periyot arasında doğrusal bir ilişkinin olduğu
belirlendi. Çok yönlü bant aralığının bir uygulaması olarak, görünür spektrum
bölgesinde 300-750 nm dalgaboyu aralığında çalışan silisyum temelli iki tabakadan
oluşan periyodik bir yapı kullanılarak açısal seçici kusursuz bir yansıtıcı tasarlandı.
Son olarak, 1550 nm optik iletim aralığında tasarlanan simetrik ve asimetrik iki
kusurlu periyodik yapı için, kusur modunun geçirgenlik karakteristikleri TE/TM
modlarında ayrı ayrı çalışıldı. Geliş açısının değişiminin, kusur modunun pozisyonu ve
pik değeri üzerindeki etkisi gösterildi. Kusur tabakasının yapısal parametrelerinin sistem
üzerindeki etkisi ve Q kalite faktörü analiz edildi. Sayısal hesaplamalar için İletim
Matrisi Yöntemi (İMY) ve Düzlem Dalga Yöntemi (DDY) kullanıldı.

Abstract:
The photonic bandgap materials and their usage to control propagation of light which
were discovered a quarter century ago; have caused exciting and new developments and
researches in many areas of science. Modeling and analysis of these structures by
appropriate methods are important in understanding, correctly.
In this thesis; primarily, wave vector and bandgap characteristics have been shown
with regard to varying refractive index factor (δ) and filling factor (η) in one
dimensional periodic photonic structure. The effect of changing some critically
structural parameters on omni-directional reflection band has been comparatively
analyzed by using three different periodically layered systems. In three-dimensional
space, the propagation of light wave in periodic medium for TE and TM modes has
been simulated for different incident angles varying between 00
~800
. Direct relation has
been determined between the total bandgap and the period of the system. As an
application of omni-directional band-gap, an angularly selected perfect reflector has
been designed by using a periodically two layered silicon based structure working in
visible spectrum with the wavelength varying between 300-750 nm.
Lastly, transmittance characteristics of defect mode have been studied for both TE
and TM polarizations; for two symmetric and asymmetric defective periodic structures
which were designed for 1550 nm optical propagation gap. The effect of varying
incident angle on the position and peak value of defect mode has been shown. The
effect of varying structural parameters of defect layer on the system and Q -the quality
factor- has been analysed. Transfer Matrix Method (TMM) and Plane Wave Method
(PWM) have been used for computational calculations.