طراحي و شبيه سازي عددي تقسيم‌ساز (اسپليتر) توان چهار كاناله تمام نوري در باندهاي E، S، C، L و U با ايجاد نقص هاي خطي در بلور فوتوني

Design and Simulation of 4-Channel Power Splitter in E, S, C, L and U Bands via Line Defects in Photonic Crystal

دراين مقاله با استفاده از روش FDTD انتشار امواج الكترومغناطيسي درون موجبر بلور فوتوني با شبكه مربعي مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس از روش بسط موج تخت، ساختار باندي بلور فوتوني دوبعدي محاسبه و نقص خطي ارائه مي‌شود. نتايج شبيهسازي عددي نشان مي دهند براي ساختار بلور فوتوني پيشنهادي شامل ميله‌هاي دي‌الكتريك دايروي شكل از جنس سيليكون به شعاع و ثابت شبكه 0.62 µm، باند توقفي (شكاف باند) در محدوده طول موج حاصل خواهد شد كه اين محدوده، باندهاي E، S، C، L و U را پوشش مي‌دهد. سپس با حذف ميله‌ها در چهار بخش از ساختار، يك اسپليتر تمام نوري چهاركاناله طراحي مي‌شود. نتايج شبيه سازي عددي مبتني بر روش FDTD نشان مي‌دهند با ورود منبع نوري با طول موجي در محدوده شكاف باند بيان شده به مسير اصلي، و انتقال از طريق هر يك از كانال‌ها، توان هر يك از خروجي‌ها با يكديگر برابر و معادل 22 درصد توان ورودي هستند و 12 درصد ديگر به صورت توان نشتي در ساختار تلف مي‌شود. با توجه به قرار گرفتن طول موج 55/1 ميكرومتر در باند توقف يعني باند مخابراتي C، مي‌توان از اين افزاره به منظور تقسيم كننده توان ورودي با نسبت يكسان هنگام انتقال سيگنال‌هاي مخابراتي استفاده نمود.

In this paper, using FDTD method light propagation inside square lattice of photonic crystal waveguide (PCW) is studied and the band structure is calculated. The numerical simulations based on plane waves show that for silicon rods PCW with 0.1 μm rod radius, 0.62 μm lattice constant, a band gap from 1.34 μm to 1.93 μm is achieved that covers E, S, C, L and U bands. Then by omitting 4 lines of rods in different parts of the PCW, we obtain a 4-channel power splitter. The results reveal that if the central wavelength of input optical pulse is in the gap band wavelength range, every output channel has the 22% power of input one and 12% of input power is attenuated in the PCW. The central wavelength is equal to 1.55 μm that is suitable for C band in telecommunication splitting applications.