نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 مربی، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور

2 مرکز تکنولوژی پیشرفته امواج فوتوآکوستیک، دپارتمان مهندسی مکانیک، دانشگاه تورنتو، تورنتو،

چکیده

با استفاده از روش ماتریس انتقال، خواص اپتیکی دو ساختار بلور فوتونی تنظیم‌پذیر یک بعدی بررسی و با یکدیگر مقایسه شده است. ساختار بلور فوتونی اول شامل لایه‌های متناوب دو دی الکتریک SiO2 و Si است که لایه‌های گرافنی بین لایه‌های دی الکتریک قرار گرفته‌اند. با افزودن پلیمر پلی استایرن به عنوان لایه نقص به ساختار بلور فوتونی، مد نقص در محدودۀ نوار گاف فوتونی ظاهر می‌شود. این مد نقص با پتانسیل شیمیایی گرافن و زاویۀ موج فرودی تنظیم پذیر است. در ساختار بلور فوتونی دوم، یکی از لایه‌های دی الکتریک ساختار بلوری اول دارای گرادیان خطی است. مد نقص برای سه ساختار با گرادیان‌های ضخامت خطی متفاوت رسم شده و با حالت فاقد گرادیان مقایسه شده است. مکان مدهای نقص در ساختار بلور با گرادیان خطی در مقایسه با حالت فاقد گرادیان به سمت فرکانس‌های کمتر جابجا می‌شوند. در هر دو ساختار تأثیر پتانسیل شیمیایی گرافن و زاویه فرودی موج قطبیده TE و TM بر تنظیم‌پذیری مکان مد نقص و نوارگاف فوتونی و نوار گاف فوتونی گرافنی بررسی شده است. با افزایش پتانسیل شیمیایی گرافن و زاویه موج فرودی مکان مد نقص به سمت فرکانس‌های بیشتر جابه‌جا می‌شود. از این دو ساختار می‌توان در طراحی فیلترهای تراهرتز قابل تنظیم استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

[1] E. Yablonovitch, Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics, Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 2059-2062
[2] S. John, Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices, Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 2486-2489.
[3] F. Segovia-Chaves, H. Vinck-Posada, Tuning of transmittance spectrum in a one-dimensional superconductor-semiconductor photonic crystal, Physica B 543 (2018) 7-13.
[4] Y. Liu, S.-Q. Xu, M. Liu, X.-G. Hu, Y.-F. Duan, L. Yi, Tunable multi-band terahertz absorber based on a one-dimensional heterostructure containing semiconductor, Optik 170 (2018) 203-209
[5] J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Photonic crystals: Putting a new twist on light, Nature 386 (1997) 143-149.
[6] J. D. Joannopoulos et al., Photonic Crystals: Molding the Flow of Light, Princeton University Press, New Jersey, 2011.
[7] J. Fu, W. Chen, B. Lv, Tunable defect mode realized by graphene-based photonic crystal, Phys. Lett. A 380 (2016) 1793-1798.
[8] D.M. El-Amassi, S.A. Taya, N.R. Ramanujam, D. Vigneswaran, R. Udaiyakumar, Extension of energy band gap in ternary photonic crystal using left-handed materials, Superlattice Microst. 120 (2018) 353-362.
[9] O. Soltani, J. Zaghdoudi, M. Kanzari, High quality factor polychromatic filters based on hybrid photonic structures, Chinese J. Phys. 56 (2018) 2479-2487.
[10] M. Tokushima, H. Kosaka, A. Tomita, H. Yamada, Lightwave propagation through a 120° sharply bent single-line-defect photonic crystal waveguide. Appl. Phys. Lett. 76 (2000) 952-955.
[11] K.V. Sreekanth, S. Zeng, K.-T. Yong, T. Yu, Sensitivity enhanced biosensor using graphene-based one-dimensional photonic Crystal, Sensors and Actuators B 182 (2013) 424-428.
[12] F. Segovia-Chaves, H. Vinck-Posada, Dependence of the defect mode with temperature, pressure and angle of incidence in a 1D semiconductor-superconductor photonic crystal, Physica C: Superconductivity and its Applications 553 (2018) 1-7.
[13] Y. Trabelsi, N.B. Ali, M. Kanzari, Tunable narrowband optical filters using superconductor dielectric generalized Thue-Morse photonic crystals, Microelectron. Eng. 213 (2019) 41-46.
[14] H. Mahmoodzadeh, B. Rezaei, Tunable Bragg defect mode in one-dimensional photonic crystal containing a graphene embedded defect layer, Appl. Opt. 57 (2018) 2172.
[15] C. Nayak, A. Aghajamali, M. Solaimani, J.K. Rakshit, D. Panigrahy, K.V.P. Kumar, B. Ramakrishna, Dodecanacci superconductor metamaterial photonic quasicrystal, Optik 222 (2020) 165290. https ://doi.org/10.1016/j.ijleo .2020.165290.
[16] H.-C. Hung, C.-J. Wu, S.-J. Chang, Terahertz temperature-dependent defect mode in a semiconductor-dielectric photonic crystal, J. Appl. Phys. 110 (2011) 093110.
[17] V. Pourmahmoud, B. Rezaei, Manipulation of Bragg and graphene photonic band gaps in one-dimensional photonic crystal containing graphene, Optik 185 (2019) 875-880.
[18] L. Bian, Z. Deng, Y. Hong, Y. Qiu, Z. Liu, P. Xiao, G. Li, Double mode absorption in double defect photonic crystal with one graphene multilayer, Opt. Quant. Electron 52,154 (2020) https://doi.org/10.1007/s11082-020-2255-4.
[19] W. Belhadj, Properties of omnidirectional gap and defect mode of one dimensional grapheme dielectric periodic structures, Opt. Quant. Electron 52, 162 (2020) https://doi.org/10.1007/s11082-020-02267-y.
[20] Y. Li, L. Qi, J. Yu, Z. Chen, Y. Yao, YAO, X. Liu, One-dimensional multiband terahertz graphene photonic crystal filters, Opt. Mater. Express. 7 (2017) 1228-1239.