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Studio dell'amplificazione in strutture a banda fotonica proibita

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Introduzione 3 interfacce può produrre per i fotoni gli stessi fenomeni che il potenziale atomico produce per gli elettroni. In particolare è possibile progettare e costruire un cristallo fotonico con una banda fotonica proibita che previene la propagazione della luce in determinate direzioni e con specifiche energie [1]. Se, per un certo intervallo di frequenze un cristallo fotonico riflette la luce incidente con qualsiasi angolo e con qualsiasi polarizzazione, allora il cristallo possiede una banda fotonica proibita completa; in questi cristalli non possono propagarsi modi che abbiano frequenza all’interno di tale intervallo. Sfruttando le proprietà dei cristalli fotonici, si possono realizzare delle strutture che permettono l’amplificazione di segnali a frequenze ottiche in maniera molto efficiente. Nelle strutture PBG il guadagno ottico può essere incrementato, agli estremi delle bande proibite, sfruttando la forte diminuzione della velocità di gruppo che aumenta il tempo di interazione fra il campo radiante ed il mezzo attivo. Sfruttando la stessa proprietà, si possono realizzare delle strutture laser PBG senza l’uso di specchi esterni; le oscillazioni laser generate sono localizzate a lunghezze d’onda corrispondenti agli estremi delle bande proibite. In questa tesi è stato affrontato il problema relativo all’analisi ed alla caratterizzazione delle strutture PBG attive, attraverso la determinazione dei coefficienti di trasmissione e riflessione. Comunemente vengono utilizzati due approcci computazionali per lo studio di strutture dielettriche come i cristalli fotonici, un approccio nel dominio della frequenza ed uno nel dominio del tempo. Ognuno di essi, presenta vantaggi e svantaggi ed occupa un proprio posto tra gli strumenti utilizzati nella ricerca. In questo lavoro è stato scelto un metodo di analisi nel dominio del tempo, il Metodo alle Differenze Finite nel Dominio del Tempo, o FDTD (Finite-Difference Time-Domain). Questo metodo discretizza nel tempo le equazioni di Maxwell, permettendo l’integrazione dei campi elettrici e magnetici attraverso le celle unitarie in cui viene suddivisa la struttura PBG da analizzare. L’approccio FDTD permette di analizzare l’evoluzione temporale dei campi elettromagnetici che si propagano nella struttura. Le strutture PBG saranno perciò modellate numericamente con un approccio di tipo FDTD per determinare le loro caratteristiche operative su un ampio set di frequenze in una singola simulazione e sarà anche fornita una completa visualizzazione
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Studio dell'amplificazione in strutture a banda fotonica proibita

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Informazioni tesi

  Autore: Vincenzo De Palo
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2001-02
  Università: Politecnico di Bari
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Elettronica
  Relatore: Antonella D'orazio
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 236

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Parole chiave

cristalli fotonici
fdtd
finite difference time domain model
fotonica
laser
pbg
photonic band gap

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