طراحی تزویج گر غیرخطی پلاسمونی با بازدهی تزویج بالا در محدوده باندهای مخابرات نوری

یکی از چالش‌های موجود در ادوات نوری به خصوص تزویج‌گرها، کاهش ابعاد و تلفات کلی ساختار است. در این مقاله یک تزویج‌گر جهت دار پلاسمونی غیرخطی که شامل دو موجبر mim (فلزدی‌الکتریکفلز) است، پیشنهاد شده است. در این طرح، از یک زائده ذوزنقه ای شکل در ناحیه موجبر ورودی و خروجی جهت کاهش طول تزویج استفاده شده است و با توجه به اثر کر در ماده غیرخطی موجبر دی الکتریک، میزان انتقال توان در خروجی‌ها کنترل پذیر است. نتایج تحلیل عددی توسط روش تفاضل متناهی در حوزه زمان نشان می‌دهد که بازدهی تزویج و طول تزویج ساختار پیشنهادی در توان ورودی w/ µm4 و طول موج nm1550، به ترتیب برابر 90% و nm650 است. همچنین، در طول موج nm1310 و در توان ورودی w/ µm25 ، بازدهی تزویج برابر 92% و طول تزویج آن برابر با nm510 به دست می آید. بنابراین طرح پیشنهادی در حالت توان ورودی کم، دارای بازدهی تزویج بیش از 80% در اکثر باندهای مخابراتی (nm1260 تا nm1675) است.

Design of a Nonlinear Plasmonic Coupler with High Coupling Efficiency over All Optical Communication Bands

There are two important issues in the design of optical devices and in special in optical couplers; down scaling and loss reduction. In this paper, a nonlinear plasmonic directional coupler consisting of two MIM (metal insulator metal) waveguides is proposed. In order to reduce the coupling length, part of the waveguides structure is designed in the shape of a trapezoid. Numerical analysis using finitedifference timedomain method shows that the coupling length of this scheme is 510nm for the input power of 100W/ micro;m and at the wavelength of 1310nm. Also, the proposed coupler exhibits the coupling efficiency of more than 80% for the input power of 100W/ micro;m over all the optical communication bands (12601675nm). The other property of this coupler is being able to control the output power which is the advantage of using the nonlinear waveguides.