ایجاد ضریب شکست منفی و کوک پذیر در بلورهای فوتونی دو بعدی ساخته شده از حفره های پر شده با بلور مایع در زمینه سیلیکون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 عضو هیات علمی پزوهشکده فوتونیک و فناوری کوانتومی

چکیده

در این تحقیق یک بلور فوتونی دو بعدی با شبکه مثلثی شامل حفره های هوا، پر شده با بلور مایع در زمینه سیلیکون مورد بررسی قرار می‌گیرد. با استفاده از روش بسط موج تخت و روش تفاضل های متناهی در حوزه زمان، ساختار نواری فوتونی، منحنی فرکانسی ثابت و نحوه توزیع میدان به ازای پارامترهای مختلف ساختاری بررسی می‌شود. درادامه با توجه به مطالعات انجام شده و به ازای پارامترهای بهینه، طراحی ساختار به گونه ای انجام می‌شود که در یک ناحیه فرکانسی نسبتاً وسیع، این بلور فوتونی از خود رفتاری مشابه با ساختاری با ضریب شکست منفی نشان می‌دهد. خاصیت ضریب شکست منفی در این نوع ساختارها باعث می‌شود تا در یک محدوده فرکانسی خاص ، هنگامی که یک منبع نور در یک سمت بلور فوتونی قرار داده شود، تصویر آن در سوی دیگر بلور فوتونی تشکیل می‌شود. در آخرین مرحله اثر اعمال ولتاژ خارجی بر بلورهای مایع مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که اعمال میدان الکتریکی خارجی باعث تغییر ضریب شکست بلور و خواص نوری آن میشود و از این تغییرات می‌توان برای کوک پذیر کردن خاصیت ضریب شکست منفی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Creating tunable negative refractive effect in two-dimensional photonic crystals composed of liquid crystal infiltrated air holes in Si background

نویسندگان [English]

  • A Gharaati 1
  • Zahra Zareian 1
  • Taymaz Fathollahi-Khalkhali 2
1 Physics Department, Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Abstract :
In this study, we consider a two-dimensional triangular lattice photonic crystal composed of liquid crystal infiltrated air holes in Si background. Then we investigate the band structure, equifrequency contours and the field intensity distribution for different values of structural parameters, using plane wave expansion and finite-difference time-domain methods. In the following, it is found that, for the optimum values if geometrical parameters the structure represents a similar behavior with a system with negative refractive index for a relatively wide frequency range. The negative refractive index causes that in a specified frequency width, the image of a light source is appeared perfectly in other side of the designed photonic crystal. At the end the effect of an external applied voltage on liquid crystals are studied. Our simulations reveal that applying the external electric filed change the refractive index of structure and can be used for tuning the negative refractive effect.

Keywords: Photonic crystal, negative refractive effect, plane wave method, finite-difference time-domain method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Photonic crystal
  • negative refractive effect
  • plane wave method
  • finite-difference time-domain method