عنوان

طراحی و شبیه سازی لیزرهای پلاسمونی مبتنی بر نقاط کوانتومی

‭۱۷۲۹۶پ‬

per

طراحی و شبیه سازی لیزرهای پلاسمونی مبتنی بر نقاط کوانتومی

/الهام آقازاده آرباطان

: مهندسی فناوری‌های نوین

، ‮‭۱۳۹۵‬

، میرزائی

چاپی

کارشناسی ارشد

مهندسی نانوفوتونیک گرایش مهندسی نانوفوتونیک

‮‭۱۳۹۵/۱۰/۱۴‬

تبریز

رشته پلاسمونیک به وسیله کاربردهایی در حوزه وسایل الکترونیکی تا تکنولوژی مخابرات بدست آمده است .این رشته روی مطالعه مشخصات نوری نانوساختارهای فلزی، معمولا نقره یا طلا، متمرکز می‌صشود که مشخصات‌صشان به وسیله نوسان ابر الکترونی، پلاسمون پلاریتون سطحی، در سطح مشترک فلز و دی‌صالکتریک مطالعه می‌صشود .در این تحقیق برآنیم تا بتوانیم یک لیزر پلاسمونیکی طراحی کنیم و خروجی با طول موج مخابراتی ‮‭۱۵۵۰nm‬ را از آن بگیریم .در لیزر طراحی شده از نقاط کوانتومی به عنوان ناحیه تولید کننده بهره استفاده می‌صکنیم که برای توصیف آن از مدل چهارترازه-دوالکترون استفاده می‌صکنیم .طول عمر الکترون در هر یک از این ترازها به عنوان پارامتری که می‌صتوانیم تغییر دهیم و اثر آن را در خروجی ببینیم در نظر گرفتیم .برای توصیف میدان‌صهای الکتریکی و مغناطیسی از معادلات ماکسول و برای هر تراز از مدل چهارترازه-دوالکترون از معادلات نرخ استفاده می‌صکنیم .برای حل این معادلات از روش‮‭difference time- finite‬صص‍- ‮‭domain‬استفاده می‌صکنیم .این روش برپایه گسسته سازی میدان‌صهای الکتریکی و مغناطیسی ومعادلات نرخ در حوزه زمان و مکان می‌صباشد .در این لیزر خروجی تغییرات ورودی را دنبال می‌صکند .با کاهش دامنه ورودی دامنه خروجی نیز کاهش می‌صیابد .با افزایش فرکانس تغییرات دامنه ورودی، دامنه تغییرات خروجی کاهش می‌صیابد که از این نتیجه برای محاسبه پهنای باند سیستم استفاده می‌صکنیم .مقادیر بدست آمده برای پهنای باند به ازای طول عمرهای مختلف‮‭۶۵۰GHz‬ ،‮‭۴۹۰GHz‬ ،‮‭۱۳۰GHz‬ ، ‮‭۱۱GHz‬ می‌صباشد .همچنین با این لیزر به توان ‮‭۳۱.۵mW‬ رسیدیم که با کاهش دامنه این مقدار نیز کاهش می‌صیابد .همچنین با افزایش طول ناحیه فعال مقدار خروجی نیز افزایش می‌صیابد .در این تحقیق اثر نرخ ‮‭dephasing‬ پلاریزاسیون بررسی شده که نشان دهنده تلفات می‌صباشد و با افزایش مقدار این پارامتر خروجی کاهش می‌صیابد

The field of plasmonics is driven by applications that range from electronic devices to communication technology. This field focuses on studies of the optical properties of metallic nanostructures, typically silver or gold, whose properties are largely governed by oscillations of the electron cloud, the so-called surface plasmon polariton (SPP), at the interface between metal and dielectric. In this study, we intend to design a plasmonic laser and get output at communication wavelength 1550nm. In this laser, the quantum dots are used as gain region and to describe it we use the four-level two-electron model. The lifetimes of electron in each of these levels as a parameter that we can change and we consider its effect on output. We used to describe the electric and magnetic fields from Maxwells equation and for each level of four-level two-electron from rate equations. We used the finite-difference time-domain method to solve this equations. This method is based on discretization of the electric and magnetic fields and rate equation in time and space domain. In this laser, the output follows the input changes. By reducing the input amplitude, the output amplitude decreases. By increasing frequency of input amplitude variations, the amplitude of the output variations reduced and we use from this result to calculate bandwidths of system. Values for bandwidths for different lifetimes is 650GHz, 490GHz, 130GHz, and 11GHz. Also with this laser we achieve power 31.5mW that this power decrease by reducing the input amplitude. Also by increasing active region length, the output value increase. In this study, we investigate the effect of polarization dephasing rate that reflects the losses and by increasing value of this parameter, the output increase

آقازاده آرباطان، الهام

باغبان، حامد، استاد راهنما

صوفی، هادی، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی