بلور فوتوني يك بعدي تشديدي مبتني بر نقاط كوانتومي InAs/InGaAs : ساختاري با پاسخدهي تنظيم پذير براي كاربردهاي مخابرات نوري

One dimensional resonant photonic crystal based on InAs/InGaAs quantum dots; structure with tunable response for optical communication applications

در اين مقاله، دو ساختار بلور فوتوني تشديدي پيشنهاد مي شود كه پاسخ نوري آنها افزون بر مدولاسيون تابع دي الكتريك در بلور، وابسته به اندركنش تحريكهاي دروني با امواج تابيده به ساختار است. لايه هاي متناوب GaAs )به عنوان لايه سد( و نقاط كوانتومي InAs/InGaAs )لايه دوقطبي فعال( به عنوان بلوك هاي اصلي تشكيل دهنده بلورها انتخاب شده اند. نظم بلوري ساختارها با وارد كردن لايه هاي نقص عمدي بهم ريخته شده است. روش ماتريس انتقال براي بررسي مشخصه هاي نوري بلورها مورد استفاده قرار گرفته و به منظور مدلبندي شرايط واقعي، نقش پذيرفتاري موثر اكسايتوني و عوامل پهن شدگي هاي همگن و ناهمگن نيز لحاظ شده كه در مطالعات پيشين بسيار كمتر مورد توجه بوده اند. وابستگي پاسخ دهي نمونه ها )چه از پهنا و گستره طول موجي ناحيه باند توقف و مدهاي تشديدي( به پارامترهاي ساختاري همچون تعداد لايه هاي تناوبي، ضخامت لايه هاي سد و نقطه كوانتومي و همچنين، مقدار همگن بودن لايه ها در گام اول مورد بررسي قرار مي گيرد. پس از استخراج مقادير بهينه، تنظيم پذيري مشخصه هاي نوري با عوامل خارجي همچون دماي بلور و زاويه تابش نور به آن بصورت منسجم بررسي ميشوند. نتايج نشانگر پتانسيل بالاي ساختارهاي پيشنهادي براي كاربردهايي همچون فيلترها، تفكيك كننده هاي فركانسي و سويچ هاي تمام نوري تنظيم پذير هستند.

In this paper two resonant photonic crystals is proposed that their optical response depends not only to the modulation of the dielectric function but also to the interaction of the incident light with the crystal's internal excitations. Alternating layers made of GaAs (as the barrier layer) and InAs/InGaAs quantum dots (dipole active layer) are selected as the main building blocks of the crystals. Structural order is disturbed by adding defects. Transfer Matrix Method (TMM) is applied to evaluate the optical features of the crystals and in order to model the real situation, the roles of the effective exitonic susceptibility besides the homogenous and non-homogenous broadenings are considered in calculations. Dependence of the structures response (including width and wavelength range of the stop band and resonant modes) to the structural parameters such as layers period number, size of the slabs and homogeneity of the layers are studied at the first step. Extracting the optimum values, tunability of the optical features with external parameters such as crystal temperature and light incident angle is explored systematically. Results clearly show the great potential of the proposed crystals for applications such as all optical tunable filters, frequency dividers and switches.