Fotonik kristal oyuk yapıların incelenmesi

Abstract

Fotonik kristaller, fotonların hareketlerini yönlendiren ve sınırlayan periyodik optik yapılardır. Bu yönlendirme ve sınırlama için kullanılabilecek en etkili araçlardan birisi de kavite yapılarıdır. Fotonik kavite yapıları, frekans, ışığın hızı ve gecikmeler gibi bir，cok önemli parametrenin hassas kontrol edilmesini sağlar. Bu yapılar, ışık-madde etkileşimlerinin yoğunlaştırılmasında ve fotonik cihazların verimliliğinin artırılmasında kritik rol oynarlar. Fotonik kristal kavite yapıları, ışığın tamponlanması, filtrelenmesi gibi pek ，cok uygulamanın yanı sıra optik sensörler, optik mantık kapıları, dar ve geniş bant filtreler gibi bir，cok fotonik cihazın temelini oluştururlar. Bu ，calışmada, fotonik kavite yapıların eşlenik kavite dalga kılavuzu olarak kullanımı ¨uzerine simülasyon ，çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yapılarda simetrinin azaltılmasının frekans, grup hızı ve grup hız dağılımı (GVD) gibi parametreler üzerindeki etkileri düzlem dalga açılımı (PWE) ve sonlu farklar zaman bölgesi (FDTD) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Özellikle, simetri kırılmasının gökkuşağı tuzaklaması (Rainbow Trapping, RT) fenomenine nasıl katkıda bulunduğu araştırılmıştır. Gökkkuşağı tuzaklaması, ışığın belirli dalga boylarının farklı pozisyonlarda hapsedilerek yavaşlatıldığı bir fenomendir ve bu sayede optik sinyallerin gecikme hatları ve veri depolaması gibi uygulamalarda kullanılabilir. Çalışmamız, düşük simetri ve RT tekniklerinin bir arada kullanılarak fotonik kristal kavite yapılarının performansının nasıl artırabileceği üzerinedir. Bu çalışmamız sonucunda düşük simetri etkisiyle optik parametrelerin iyileştirilmesi sağlandı ve başarılı bir ，şekilde RT gerçekleştirildi.

Photonic crystals are periodic optical structures that guide and confine the movement of photons. One of the most effective tools for this guidance and confinement is the use of cavity structures. Photonic cavity structures enable the precise control of many important parameters, such as frequency, light speed, and delays. Moreover, these structures play a critical role in enhancing light-matter interactions and improving the efficiency of photonic devices. Photonic crystal cavity structures form the foundation of numerous photonic devices, including optical sensors, optical logic gates, and both narrow and broad-band filters, in addition to applications like buffering and filtering of light. In this study, simulations were conducted to investigate the use of photonic cavity structures as coupled cavity waveguides. The effects of symmetry reduction on parameters such as frequency, group velocity, and group velocity dispersion (GVD) were analyzed using the plane wave expansion (PWE) and finite-difference time-domain (FDTD) methods. Specifically, we explored how symmetry breaking contributes to the phenomenon of rainbow trapping (RT). Rainbow trapping is a phenomenon where light of specific wavelengths is slowed and trapped at different positions, enabling applications such as optical delay lines and data storage. This study focuses on how the performance of photonic crystal cavity structures can be enhanced by combining low-symmetry effects with RT techniques. As a result of our work, both the improvement of optical parameters through low-symmetry effects and the successful realization of these improvements were achieved RT.