موجبرهای دیالکتریک با تقارن استوانهای دارای اهمیت بسیاری در حوزه ارتباطات توسط فیبرهای نوری است .اصول حاکم بر انتشار نور در موجبرهای دیالکتریک با تقارن استوانهای مشابه موجبرهای مسطح میباشد .در موجبرهای استوانهای برای توصیف انتشار امواج بجای توابع مثلثاتی سینوس و کسینوس از توابع بسل و ترکیبات آنها استفاده میشود .موجبرهای استوانهای با ضریب شکست پایین، مخصوصا موجبرهای براگ تو خالی نه تنها در ارتباطات اپتیکی مهم هستند بلکه در هدایت اشعه ایکس نرم نیز کاملا مفید هستند چرا که اغلب مواد در این ناحیه فرکانسی شدیدا جاذب هستند .در این تحقیق خواص نوری بلورهای فوتونی حلقوی گرافن پایه به صورت نظری بررسی شده است .ساختار مورد نظر یک پوسته استوانهای تو خالی متشکل از لایههای متناوبی از مواد دیالکتریک و نانو لایههای گرافن است .به منظور مطالعه ساختار باند این سیستم، طیف های اپتیکی ساختار بلور فوتونی حلقوی گرافن پایه با استفاده از روش ماتریس انتقال برای هر دو قطبش الکتریکی و مغناطیسی عرضی به دست آمد .سپس اثر پارامترهای هندسی و اپتیکی مختلف را بر طیف های اپتیکی مطالعه شد .در فصل اول این پایان نامه، خلاصه ای از مفاهیم مورد نیاز و پیشینه موضوع بیان شده است .در فصل دوم روش ماتریس انتقال و روابط مورد نیاز برای تحلیل ساختار را به دست آوردیم .در فصل سوم نتایج را به دست آورده و آنها را مورد بررسی قرار دادیم .ما در اینجا تاثیر پارامترهایی نظیر ضخامت لایه های دی الکتریک، تعداد لایه ها، ضریب شکست لایه های دی الکتریک، مرتبه مدی، پتانسیل شیمیایی گرافن، ضریب شکست هسته و پوسته فیبر بر طیف های اپتیکی را در ناحیه فرکانسی۱۰ THz -۰بررسی کردیم .ملاحظه شد که در این ناحیه فرکانسی ساختار دارای دو گاف باند است .گاف باند اول مربوط به حضور گرافن و گاف باند دوم مربوط به ساختار لایه ای متناوب مواد دی الکتریک می باشد .دیدیم که پهنا و موقعیت گاف باندهای گرافنی و براگ با تغییر برخی از پارامترهای اپتیکی و ساختاری شدیدا تغییر می کنند .در حالیکه برخی از این پارامتر ها اثر چندانی بر پهنا و موقعیت گاف باندها ندارد
متن يادداشت
Dielectric waveguides with cylindrical symmetry are of great importance in the field of communication with the optical fibers. The principles governing the propagation of light in cylindrical dielectric waveguides are similar to those of planar waveguides. In cylindrical waveguides, Bessel functions and their combinations are used to describe the propagation of waves instead of the sine and cosine trigonometric functions. Low refractive index cylindrical waveguides, especially hollow Bragg waveguides, are not only important in optical communication but also useful in conducting soft X-rays since most materials in this frequency domain are highly absorptive. In this project, the optical properties of graphene-based annular photonic crystals are investigated theoretically. The structure is a hollow cylindrical shell consisting of alternating layers of dielectric materials and graphene nano-layers. In order to study the band structure of this system, we obtain the optical spectra of the structure using the transfer matrix method for both transverse electric and magnetic polarizations. Then we study the effect of different geometric and optical parameters on the optical spectra. In the first chapter of this thesis, we give a summary of the concepts needed and the background of the topic. In the second chapter, we present the transfer matrix method and the relationships needed to analyze the structure. In Chapter 3, we obtain and examine the results. We have investigated here the influence of parameters such as the thickness of dielectric layers, number of layers, the refractive index of dielectric layers, mode number, graphene chemical potential, the refractive index of core and fiber shell on optical spectra in the frequency range of 0-10 THz. We notice that in this frequency region the structure has two band gaps. The first bandgap is related to the presence of graphene and the second bandgap is due to the alternating layer structure of the dielectric material. We have seen that the bandwidth and position of the graphene and Bragg gaps change drastically with some optical and structural parameters. However, some of the parameters have not a noticeable effect on the bandwidth and position of the bandgaps
عنوان اصلی به زبان دیگر
عنوان اصلي به زبان ديگر
Graphene based annular dielectric waveguide
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )