Các câu lệnh chạy chƣơng trình tạo cấu trúc tinh thể quang tử, tìm phổ truyền qua tinh thể quang tử của sóng điện từ và hệ số chất lƣợng Q.
- Chạy chƣơng trình và định hƣớng thông tin ra từ tập tin khai báo [name].ctl vào tập tin [name].out
meep [name].ctl >& [name].out
- Xuất file hình cấu trúc tinh thể quang tử Cho hình ảnh của cấu trúc
h5topng [name]-eps-000000.00.h5
h5topng-Zc dkbluered [name]-hz-slice.h5 - Trích xuất kết quả theo tần số và thông lƣợng.
grep flux1: [name].out > [name].dat grep flux1: [name].out0 > [name].dat
Ta sẽ dùng dữ liệu đƣợc trích xuất ra trong hai tập tin [name].dat và [name 0].dat để vẽ đồ thị biểu diễn phổ truyền của sóng điện từ qua cấu trúc.
- Chạy mô phỏng tính toán Q meep [name].ctl
- Chạy mô phỏng tính toán Q trong trƣờng hợp thay đổi số lƣợng cấu trúc cột điện môi tại hai bên biên của vị trí sai hỏng
CHƢƠNG 3
MÔ PHỎNG TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦATINH THỂ QUANG TỬ CẤU TRÚC SAI HỎNG H2
Tinh thể quang tử có rất nhiều ứng dụng trong khoa học và công nghệ nhƣ: sợi tinh thể quang tử, laser quang học, pin quang điện… một trong những ứng dụng của nó trong kỹ thuật vô tuyến là hệ dao động quang điện tử. Chất lƣợng của một hệ dao động quang điện tử phụ thuộc nhiều vào hoạt động của bộ quang học. Với tính chất đặc trƣng của mình, vật liệu tinh thể quang tử có thể đƣợc sử dụng nhƣ bộ quang học của hệ dao động.
Trong phạm vi khóa luận, tinh thể quang tử đƣợc khảo sát là tinh thể quang tử có cấu trúc sai hỏng H2 đối xứng lục giác nhƣ hình 3.1. Sai hỏng này đƣợc tạo nên bằng cách lấp đầy 7 lỗ khí tại tâm của mạng tinh thể quang tử không sai hỏng.
Tinh thể quang tử có sai hỏng về cấu trúc sẽ có sự xuất hiện các tần số cho phép truyền qua tinh thể trong vùng cấm, đặc biệt sai hỏng điểm nhƣ sai hỏng H2 còn có khả năng giam giữ ánh sáng chiếu vào tinh thể có tần số trong vùng cấm. Ánh sáng đƣợc giam giữ tại các vị trí sai hỏng này sẽ bị khuếch đại lên nhiều lần tƣơng tự nhƣ ánh sáng trong một buồng cộng hƣởng quang học. Trong đó, ta đặc biệt lƣu ý với mode sai hỏng Whispering Gallery – là mode sai hỏng có đặc tính quang học đặc biệt nhất.
Hình 3.1 Cấu trúc tinh thể quang tử 2D mạng tam giác có cấu trúc sai hỏng H2
Để khảo sát những tính chất quang học cũng nhƣ khả năng giam giữ ánh sáng tại vị trí sai hỏng của tính thể quang tử có cấu trúc sai hỏng H2, đặc biệt là mode sai hỏng Whispering Gallery, trong chƣơng này ta sẽ khảo sát đặc trƣng của tinh thể không sai hỏng và so sánh chúng với tinh thể quang tử có cấu trúc sai hỏng H2.
Sử dụng hai phƣơng pháp tính toán PWE và FTDT tƣơng ứng với hai phần mềm mô phỏng MPB và MEEP, kết quả mô phỏng sẽ đƣợc trình bày trong chƣơng này bao gồm hai phần việc chính:
Mô phỏng tính chất quang học của tinh thể quang tử không sai hỏng: khảo sát cấu trúc vùng và sự phụ thuộc của cấu trúc vùng vào bán kính lỗ khí.
Mô phỏng tính chất quang học của tinh thể quang tử có cấu trúc sai hỏng H2:
khảo sát cấu trúc vùng và sự phụ thuộc của cấu trúc vùng vào bán kính lỗ khí. Sự phân bố điện từ trƣờng tại vị trí sai hỏng ứng với những tần số cho phép truyền vào tinh thể quang tử trong vùng cấm. Phổ truyền qua tinh thể và giá trị hệ số chất lƣợng Q ứng với mode sai hỏng Whispering Gallery tại những tần số xác định.