Skip to main content
SUPERVISOR
Abolghasem Zeidaabadi Nezhad,Zaker hossein Firoozeh
ابوالقاسم زیدابادی نژاد (استاد مشاور) ذاکرحسین فیروزه (استاد راهنما)
 
STUDENT
Taher Zahedi
طاهر زاهدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Design of a Harmonic Generator Using Nonlinear Metasurfaces
Nonlinear optics is one field of optics science which was presented after laser invention . The nonlinearity implies from nonlinear response of material in laser coherent light-matter interaction . In fact , when the material illuminated by laser light , we face nonlinear properties resulting from high orders of electric field in polarization relation . Inherently , the materials have very weak nonlinear nature , so in several last decades , to increase nonlinear efficiency different techniques such as novel materials or artificial structures have been proposed . One of the proposed materials is combination of III-V semiconductors layers to compose multi-quantum well structures . These structures excite nonlinearity using intersubband transitions , and exhibit one of the largest bulk nonlinearities among all condensed-matter systems . However , these heterostructures have a significant drawback; their nonlinearity can be achieved only for normally polarized light to the layers . To remove this limitation , the plasmonic metasurfaces have been used . In linear optics , the metasurfaces have a variety applications in wave engineering such as adjust amplitude , phase , wavefront and polarization of transmitted and reflected waves , for this flexibility these can be used in nonlinear optics for implementation of nonlinear processes . In this manner , the nonlinear response is significantly improved using coupling of electromagnetics modes of plasmonic metasurface with intersubband transitions of heterostructure . In this thesis , our goal is design of the plasmonic metasurface based on multi-quantum well substrate for third-harmonic generation process . Since , for these metasurfaces , the limitation factor is saturation effects for high input intensity , we modeled them . Then , we designed three multi-quantum wells and three resonators for third-harmonic generation process and finally their nonlinear response has been obtained and compared together .Keywords: Nonlinear Optics, Metasurface, Quantum Well, Third-Harmonic Generatio
اپتیک غیرخطی حوزه‌ای از علم اپتیک است که با قدمتی بیش از 50 سال پس از ساخت لیزر ارائه شد. غیرخطی‌بودن دلالت بر پاسخ غیرخطی ماده در برهم‌کنش با نور همدوس لیزر دارد. در واقع با تابش نور لیزر به ماده شاهد خواص غیرخطی هستیم که تنها عامل توجیه‌کننده آن اثر قابل‌توجه توان‌های مرتبه بالاتر میدان الکتریکی در قطبیدگی ماده است. به طور ذاتی مواد خاصیت غیرخطی بسیار پایینی دارند، به همین دلیل در طول چند دهه اخیر با پیشنهاد مواد و ساختارهای مصنوعی مختلف، راهکارهایی برای افزایش بازدهی فرآیندهای مختلف اپتیک غیرخطی ارائه شده است. از جمله مواد پیشنهادشده، سنتز نیمرساناهای گروه III-V جدول تناوبی عناصر و تشکیل ساختارهای چاه کوانتومی چندگانه است. این ساختارها با بهره‌گیری از گذارهای بین نوارهای جزئی موجب تحریک خاصیت غیرخطی شده و دارای یکی از بیشترین بازدهی‌ها در بین سیستم‌های مواد چگال هستند. چالش بزرگ اینگونه ساختارها محدودشدن تحریک پاسخ غیرخطی تنها به تابش موج قطبیده در جهت عمود بر لایه‌های چاه کوانتومی چندگانه است. برای حل این مشکل از ساختارهای فراسطح پلاسمونیکی استفاده شده است. فراسطوح در حوزه خطی دارای قابلیت و کاربردهای گوناگون در مهندسی موج شامل تنظیم دامنه، فاز، جبهه‌موج و قطبش موج برگشتی و یا تراگسیلی هستند و به دلیل این انعطاف‌پذیری می‌توان از آن‌ها برای فرآیندهای غیرخطی و تحقق کاربردهای اپتیک خطی برای حوزه غیرخطی استفاده کرد. به کمک این روش، با جفت‌شدن مدهای الکترومغناطیسی در فراسطح پلاسمونیکی با گذارهای بین نوارهای جزئی الکترونی در سازه ناهمگون نیمرسانا، پاسخ غیرخطی افزایش چشمگیری می‌یابد. در این پایان‌نامه، هدف طراحی فراسطحی پلاسمونیکی مبتنی بر بستر چاه کوانتومی چندگانه برای فرآیند غیرخطی تولید هماهنگ سوم است. از آنجایی که در این فراسطوح عامل محدودکننده پاسخ غیرخطی، اثر اشباع چاه کوانتومی چندگانه به ازای شدت بالای نور تابیده‌شده است، با مدل‌سازی اثر اشباع برای فرآیند تولید هماهنگ سوم، سه چاه کوانتومی چندگانه و سه تشدیدکننده برای فراسطح طراحی‌شده و پاسخ غیرخطی هرکدام مقایسه و بررسی گردیده است. واژه‌های کلیدی: 1- اپتیک غیرخطی، 2-فراسطح، 3-چاه کوانتومی، 4- تولید هماهنگ سوم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی