Periyodik ve Kuazi-periyodik fotonik kristallerde iletim ve yavaş ışık analizi
Slow light and transmission analysis in periodic and Quasi-periodic photonic crystals
Yazar: HASAN HÜSEYİN ÖZBENLİ
Danışman: PROF. DR. ERDEM YAZGAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında genel olarak kuazi kristal malzemelere vurgu yapılarak periyodik ve kuazi-periyodik fotonik kristallerin iletim özellikleri ve yavaş ışık elde edilmesi araştırmaları sunulmaktadır. Fotonların madde ile etkileşimi sonucu elde edilen yavaş ışık, optik sinyallerin işlenmesi ve kontrolü için umut verici bir çözümdür. Bu amaçla kullanılan nanofotonik kristaller oda sıcaklığında çip üstüne entegre edilebilmesi ve geniş bant aralığında bozulmaya uğramadan ışığı iletebilmesi gibi özellikleri sayesinde yavaş ışık elde edilmesi için oldukça kullanışlıdır. Fotonik kristaller sahip oldukları simetri özellikleri sayesinde ortaya çıkan yasaklı bant aralıkları gibi ışığı iletim özellikleri ile ışığın belirli frekans bölgesinde kontrolünü sağlamaktadır. Bu amaçla yavaş ışık çalışmaları için yıllardır araştırma konusu olan fotonik kristal yapılara ek olarak bu çalışmada sahip oldukları döngüsel simetri özellikleriyle kristalografi biliminde kristal tanımının değişmesine neden olan kuazi yani yarı periyodik kristal yapılara vurgu yapılmıştır. Fotonik kuazi kristal malzemelerin ışığı taşıma mekanizmaları, iletim ve dağınım özellikleri zaman-etki alanında yapılan çalışmalarla sistematik olarak incelenmiştir. Çalışmanın özgün değerlerini özetlemek gerekirse fotonları yavaşlatmak için önerilen yapının kompakt olması ve ilk defa böyle bir amaç için kullanılacak olması, çalışma mekanizmasının farklı olması, tasarım aşamasında orijinal değişimlerin sunulması ve uygulama alanlarına dönük olmasını sayabiliriz.

Abstract:
In this study, in general, with special emphasis on quasi-crystalline materials, transmission properties and slow light studies of periodic and quasi-periodic photonic crystals are presented. Interaction of photons with matter as a result of slow light is a promising solution for optical signal processing and control of light in a matter. To obtain a slow light, nanophotonic crystals are very useful for this purpose that can be integrated on the chip at room temperature and transmitting light without any distortion in wide-bandwidth. By means of the symmetry properties of photonic crystals that emerges forbidden band gap during transmission of light, it provides controlling of light in certain frequencies. For this purpose, slow light phenomenon has been pursued by various studies over the years. In addition to the photonic crystal structures in slow-light researches, we explore slow light behavior of specially designed quasi or semi periodic crystal structures beacuse of having rotational symmetry. We emphasized these structures specifically due to their remarkable symetric properties noted that it had changed the definiton of crystal material in the science of crystallography after its exploration. We examine the design and analysis of novel photonic quasicrystal waveguides about their transport mechanisms of light, transmission and dispersion characteristics systematically by time-domain analysis. To summarize, the proposed structure is used for the first time for such a purpose in this work and the structure is compact for slowing down the photons, has different operating mechanism and original changes are performed in the design phase.