Simetrisi azaltılmış fotonik ortamlarda ışık dağılımınınileri düzey kontrolü

Recently in new generation photonic devices, the designs having elements with different sizes in the unit cell are widely used in photonics, since they have larger bandwidths, richer characteristics in the transmission spectrum, lower back reflection losses than those with high symmetry. In this thesis, asymmetric transmission properties, surface modes, and slow light characteristics are examined in the periodic structures with reduced rotational symmetry. In addition, cavity structure and surface waveguides are designed by breaking the high rotational symmetry of quasicrystals. The optical diodes are used in advanced photonics applications that prevent the optical signal to reach the other side of the structure. In the first part of the thesis, in addition to the broadband feature of the asymmetric transmission at the telecom wavelength, the photonic crystal structure has been designed to separate the light into different diffraction orders. The diffraction grating, which is designed in a heterogeneous manner using dielectric cylinders with different radii of silicon material, is very tolerant of the incident angle of the light wave. The design can transmit the light in the direction of +x by 73%, while the photonic crystal diffraction grating can reflect light at certain frequencies up to 99% in the opposite direction. In addition, the grating structure successfully divides the forward wave into the diffraction orders. The crystal structure designed with these features is a suitable candidate for use in the field of the spectrometer. In the third part of the thesis, control of the directional transmission of frequency selective and decelerated surface Bloch waves in low symmetric periodic structures is studied. For this purpose, additional elements have been added to the periodic structure and only the positions of the cylinders on the surface have been modified, as well as the frequency of the surface mode, the group velocity and the direction of propagation have
Birim hücresinde farklı boyutlu elemanlara sahip yapılar, yüksek simetrili olanlara göre daha büyük bant genişliklerine, iletim spektrumunda daha zengin karakteristiklere, düşük geri yansıma kayıplarına sahip oldukları için son zamanlarda fotonikte yeni nesil aygıt tasarımlarında yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında dönme simetrisi azaltılmış periyodik yapılarda asimetrik iletim özelliği, yüzey modları ve yavaş ışık karakteristiği incelenmiştir. Ayrıca aperiyodik olan kuazi kristallerin yüksek olan dönel simetrisi kırılarak kavite yapısı ve yüzey dalga kılavuzları tasarlanmıştır. Optik sinyali bir yönde iletirken ters yönde yansıtarak yapının diğer tarafına ulaşmasını engelleyen optik diyotlar gelişmiş fotonik uygulamalarında kullanılmaya başlanmıştır. Tezin ilk bölümünde, telekom dalgaboyunda geniş bantlı asimetrik iletim özelliğinin yanında ışığı farklı kırınım mertebelerine ayıran fotonik kristal yapı tasarlanmıştır. Silikon malzemeden oluşan farklı yarıçaplı dielektrik silindirler kullanılarak hetero yapılı tasarlanan kırınım ızgarası ışığın geliş açısına oldukça toleranslıdır. Tasarım gelen ışığı +x yönünde %73 oranında iletebilirken, zıt yön olan –x yönünde ise ışığı belli frekanslarda %99'lara kadar yansıtabilmektedir. Ayrıca fotonik kristal ızgara yapısı ileri yönde gelen dalgayı başarılı şekilde kırınım mertebelerine bölmektedir. Farklı frekanslar yapı tarafından farklı kırınım derecelerine ayrılmaktadır. Gösterdiği bu özellikler sayesinde tasarlanan kristal yapı spektrometre alanında kullanım için uygun bir adaydır. Tezin üçüncü bölümünde ise düşük simetrili periyodik yapılarda frekans seçici ve yavaşlatılmış yüzey Bloch dalgaların yönlü iletiminin kontrolü çalışılmıştır. Bunun için kare örgülü periyodik yapıya ikincil saçıcı elemanlar eklenmiş ve sadece yüzeyde yer alan ikincil silindirlerin konumları modifiye edilerek yüzey modun frekansının yanı sıra, ilerleme hızı ve ilerleme yönü de kolayca kontrol edilmiştir. Dizilim açısının düşük de