نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• رویا عطارزاده ¹
• محسن حاتمی ²
• محمد محمودی ³

¹ دانشگاه زنجان- دانشکده فیزیک

² دانشگاه صنعتی شیراز-دانشکده فیزیک

³ دانشگاه زنجان- دانشکده فیریک

چکیده

در این مقاله، پاشندگی و اثر غیرخطی رامان در موجبرهای پلاسمونیک سه‌لایه از نوع فلز–عایق–فلز بررسی شده است. ساختار مورد بررسی شامل دو لایه طلا و یک لایه سیلیکون‌نیترید به‌عنوان لایه عایق است که به دلیل تلفات نسبتاً کم، پنجره شفافیت وسیع و سازگاری با فناوری CMOS، گزینه‌ای مناسب برای سامانه‌های فوتونیکی مجتمع محسوب می‌شود. در گام نخست، پاشندگی مراتب مختلف این موجبر محاسبه شده و با توجه به وابستگی پیچیده ثابت انتشار به فرکانس، از روش‌های عددی برای استخراج ضرایب پاشندگی مرتبه اول تا چهارم استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که طول موج پاشندگی مرتبه دوم صفر موجبر پلاسمونیک به‌طور قابل توجهی به فاصله بین لایه‌های فلزی وابسته است.

به دلیل محصورشدگی شدید میدان الکترومغناطیسی در ناحیه عایق، این ساختار بستر مناسبی برای کاربردهای غیرخطی نظیر تولید پیوستار نوری فراهم می‌کند؛ پدیده‌ای که معمولاً در نزدیکی پاشندگی مرتبه دوم صفر در فیبرها و موجبرهای پلاسمونیک رخ می‌دهد. علاوه بر این، اثر غیرخطی رامان در موجبر پیشنهادی بررسی و وابستگی ضرایب غیرخطی رامان به طول موج مطالعه شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که در طول موج 1.55 میکرومتر، این ضرایب تا 42 برابر بزرگ‌تر از مقادیر متناظر در فیبر سیلیکا هستند که بیانگر پتانسیل بالای این ساختار برای سامانه‌های اپتیک غیرخطی مجتمع و پردازش فوق‌سریع سیگنال‌های نوری است.

کلیدواژه‌ها

• پاشندگی
• ضرایب غیرخطی رامان
• موجبر پلاسمونیک
• سیلیکون‌نیترید