مدل‌سازي انتشار پالس هاي نوري پيكو ثانيه اي در افزاره هاي فوتونيكي مبتني بر سيليكون

Simulation of optical pulse propagation in silicon photonic waveguides

در اين مقاله به بررسي انتشار پالس نوري بسيار باريك و اثر تغييرات در طول افزاره و انرژي ورودي در موجبرهاي فوتونيكي مبتني بر سيليكون پرداخته شده است. اثرات غيرخطي حاكم بر انتشار پالس نوري در افزاره‌هاي سيليكوني در حوزه‌هاي زمان و فركانس بسيار مهم و درنظر گرفت آنها الزامي است. از جمله اين اثرات غيرخطي مي‌توان به جذب دو فوتون، جذب حامل‌هاي آزاد، كِر و پهن‌شدگي سرعت گروه اشاره كرد. در اغلب تحقيق‌هاي انجام شده از اثر پهن‌شدگي سرعت گروه صرف نظر شده است. در اين تحقيق همه اثرات غيرخطي از جمله پهن‌شدگي سرعت گروه در نظر گرفته شده است. نشان داده ‌شده است پهن‌شدگي سرعت گروه اثرات غيرخطي را تشديد مي‌كند و در هر دو حوزه زمان و فركانس اعوجاج قابل ‌توجهي را در پالس عبوري ايجاد مي‌كند. در اين مقاله براي حل معادلات از روش‌ عددي حوزه زمان مبتني بر روش انتشار پرتو استفاده شده است. نتايج مشاهده شده در اين تحقيق در تطابق مناسبي با نتايج تحليلي گزارش شده است.

In this paper we investigate ultra-short optical pulse propagation and effects of change in device length and input energy on silicon photonic devices. Nonlinear effects dominant on optical pulse propagation in silicon devices in time and frequency fields is more important, and they should be considered. This nonlinear effects are include of two-photon absorption, free-carrier absorption, free-carrier dispersion, Kerr effect and group-velocity dispersion. In often reports group-velocity dispersion effect is ignored. In this paper all nonlinear effects including group-velocity dispersion are intended. It is shown that, group-velocity dispersion intensified nonlinear effects, and distort both propagated pulse shape and spectrum. For solving equations in this work, we used finite-difference beam propagation method. Observed results in this paper are good implementation with analytical results was reported.