جلسه دفاع از رساله: آقای محسن حیدری، گروه مهندسی الکترونیک
 خلاصه خبر: شبيه سازي و تحليل ایزوالتور نوري مبتني بر گرافن
چکیده: ایزولاتورهاي نوري یا دیود نوري، قطعاتي هستند که عبور یکطرفه نور را فراهم ميکنند. بدینصورت که عبور نور از 1 یک طرف امکانپذیر، اما انتشار نور در جهت مخالف را سد ميکنند. بدین منظور از مواد غيرمتقابل استفاده ميشود که توانایي عبور یکطرفه را فراهم کند. ازجمله مواد غير متقابل، موادي با خاصيت مگنتو-اپتيکي هستند که با اعمال ميدان مغناطيسي، خاصيت عبور یکطرفه ظاهر ميشود. ایزوالتور نوري اهميت بسيار زیادي در مخابرات نوري دارد. براي مثال در مخابرات نوري، براي محافظت از ليزر در برابر انعکاس و برگشت نور به داخل ليزر، که عملکرد ليزر را مختل ميکند، استفاده از ایزوالتور ضروري 2 است. همچنين بهمنظور کاهش تداخل چند مسيره و پایداري سيستمهاي مخابرات نوري، از ایزوالتور استفاده ميشود. پيادهسازي ایزوالتورها در محدوده فرکانسي ترا هرتز چالش بزرگي بر سر راه توسعه ادوات ترا هرتز است. زیرا مواد مگنتو-اپتيکي متداول، در بازه فرکانسي ترا هرتز داراي تلفات زیادي هستند. چالش دیگر این است که ایزوالتورهاي نوري متداول، داراي ابعاد بزرگي هستند و قابل استفاده در مدارهاي مجتمع نوري نيستند. مواد مگنتو-اپتيکي متداول بهصورت بالک و داراي ابعادي در حدود چند صد ميکرو متر تا چند ميليمتر ميباشند. همچنين در پروسه ساخت ادوات مجتمع نوري، رشد مواد مگنتو-اپتيکي بر روي زیر الیههاي سيليکوني با دشواريهاي فراواني همراه است. گرافن با توجه به خواص منحصربهفرد نوري و الکتریکي که دارد، نویدبخش تحولي عظيم در ساخت ادوات نوري و الکتریکي مجتمع است. گرافن که تنها یک اتم ضخامت دارد، داراي خاصيت مگنتو-اپتيکي بسيار قوي است که در محدوده فرکانسي ترا هرتز کارایي مناسبي دارد. اما چالشي که استفاده از گرافن در ساخت ادوات مگنتو-اپتيکي در مدارهاي مجتمع نوري را محدود ميکند، نياز به ميدان مغناطيسي بزرگ در حدود 7 تسال براي ایجاد چرخش فارادي مورد نياز در ایزوالتور ميباشد. در این پایاننامه سعي شده است ساختارهایي همچون ایزوالتور متا اتم و سيرکوالتور ضریب گذردهي نزدیک به صفر ارائه شود که ميدان مغناطيسي مورد نياز را تا حد امکان در حدود 2.0 تسال کاهش دهد. ایزوالتورهاي دیگري همچون موجبر مولتي مد مبتني بر گرافن نيز بررسي شده که ایزوالسيوني در حدود 12 دسي دل و تلفات الحاقي بسيار کميدارند. همچنين ایزوالتور بر مبناي شکست تقارن زماني گرافن با استفاده از مدوالسيون فضا-زمان ضریب شکست آن ایزوالتوري بدون نياز به ميدان مغناطيسي ارائه شده است که ایزوالسيون بسيار زیادي در حدود 25 دسي بل به همراه دارند. عالوه بر ایزوالتور و سيرکوالتور، ادوات دیگري همچون سوئيچ نوري مبتني بر چرخش فارادي ارائه شده است که ميزان چرخش فارادي کنترلپذیر با نور باشد که ميتوان از آن بهعنوان سوئيچ تمام نوري نيز استفاده شود. در این رساله براي اولين بار موجبر مگنتو-اپتيکي گرافني بار گذاري شده با ديالکتریک ارائه و عملکرد آن با استخراج فرمول بندي تحليلي بررسي ميشود که شامل یافتن تعداد مدهاي منتشره و مقدار آنها، عرض موثر مد و مدلسازي موجبر مگنتو-پالسموني با مدل ساده موجبر الیهاي است. از این موجبر ميتوان در ساخت ایزوالتور، سيرکوالتور، شيفت دهنده بکار گرفته شود. از دیگر کاربردهاي این ساختار بکارگيري آن به عنوان سوئيچ مد و سنسور فوق حساس به طول موج مي¬باشد. 27 آبان 1398 / تعداد نمایش : 1480
|