İki boyutlu fotonik kristallerde bant yapılarının incelenmesi
Investigation of the band structures in two-dimensional photonic crystals
Yazar: PELİN ALTINKAYA
Danışman: PROF. DR. SEDAT ÖZSOY
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, fotonik kristallerin özellikleri, kullanım alanları ve iki boyutlu fotonik kristallerin bant yapıları incelenmiştir. Farklı optik malzemeler kullanılarak tasarlanan kare ve üçgen örgülü iki boyutlu fotonik kristallerin bant yapıları, Düzlem dalga açılımına dayanan BandSOLVE (RSoft Design Group) yazılımı kullanılarak simüle edilmiş ve enine elektrik (TE) ve enine manyetik (TM) modlar için fotonik bant aralıkları elde edilmiştir.
Hava içindeki dielektrik sütunlar düzenlemesinde, SiO2 hariç, kullanılan malzemeler için, genellikle, r/a ≤ 0,40 oranları için TE modunda çok sayıda bant aralığı elde edilirken TM modunda daha az sayıda aralık elde edilmiştir. SiO2 için ise kare düzenlemede her iki mod için de hiçbir bant aralığı elde edilmezken, üçgen örgüde sadece r/a = 0,30 için TE modunda bir aralık elde edilmiştir. TE ve TM modlarının üst üste bulunduğu tam bant aralıkları elde edilememiştir. Dielektrik dilim içindeki hava sütunları düzenlemesinde, SiO2 hariç, kullanılan malzemeler için kare ve üçgen örgü düzenlemelerinde, genellikle daha büyük r/a (≥ 0,40) bölgesinde az sayıda TE modu için; daha küçük r/a (≤ 0,45) bölgesinde ise daha fazla sayıda TM modu için bant aralığı tespit edilmiştir. SiO2 için ise her iki mod için herhangi bir örgüde hiçbir bant aralığı elde edilememiştir. TE ve TM modlarının üst üste bulunduğu tam bant aralıkları ise sadece üçgen örgüde ve bir veya iki tane elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, properties and application areas of photonic crystals, and band structures of the two-dimensional photonic crystals are examined. The band structures of the two-dimensional photonic crystals with triangular and square lattice designed by employing different optical materialsare simulated by a commercial software based on plane-wave expansion method (BandSOLVE-RSoft Design Group) and their photonic bandgapsare obtained for transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) modes.
In the case of the arrangement of dielectric columns in air, except for SiO2, for the materials used, larger number of bandgaps for TE modes are obtained than that of TM modes at the ratios r/a ≤ 0,40. For SiO2, any bandgaps for both types of modesare not obtainedin the square lattice, but in the triangular lattice, one bandgap is obtained only for TE mode. In this arrangement, complete bandgaps, in which TE and TM modes are superposed, are not obtained.
In the case of air columns in dielectric slab, except for SiO2, for the materials used, in the square and triangular lattice configurations, a small number of bandgaps are obtained for TE modes, generally, in the range of larger r/a (≥ 0,40); but larger number of bandgaps for TM modes are obtained in the range of smaller r/a (≤ 0,45). For SiO2, any bandgaps for both types of modes and for both types of lattice are not obtained in the square lattice.  In this arrangement, one or two complete bandgaps are obtained only for the triangular lattice.