طريقة حساب قيمة Q السريعة للرنانات البلورية الضوئية ثنائية الأبعاد

الرنانات البلورية الضوئية ثنائية الأبعاد (2D-PhC) عبارة عن رنانات بصرية عالية الجودة يمكن تصنيعها باستخدام عمليات السيليكون، ومن المتوقع أن يتم تطبيقها على الأجهزة البصرية مثل المفاتيح الضوئية والذكريات. عند تصميم مرنان، يتم تحليل طول موجة الرنين وقيمة Q باستخدام تحليل المجال الكهرومغناطيسي باستخدام طريقة المجال الزمني للفرق المحدود ثلاثي الأبعاد (3D-FDTD)، ولكن من المعروف أن هذا يستهلك كمية كبيرة من الموارد الحسابية. في هذا البحث، قمنا بتطوير خوارزمية تتيح حسابًا أسرع لقيم Q، والتي تستغرق وقتًا طويلاً بشكل خاص لحسابها.

نظرًا لأن مرنان 2D-PhC يحصر الضوء من خلال الانعكاس الداخلي الكلي في الاتجاه العمودي على اللوحة، فإن الضوء الذي لا يمكنه تلبية مكون الانعكاس الداخلي الإجمالي للضوء في وضع الرنان يشع خارج اللوحة، مما يؤدي إلى الحد من الرنين قيمة س للجهاز. في مساحة الرقم الموجي (الشكل 1 (ب)) التي تم الحصول عليها عن طريق تحويل فورييه المكاني لتوزيع الوضع ثنائي الأبعاد (الشكل 1 (أ)) ، |k⊥|<ω0/c (k⊥ هو رقم الموجة داخل المستوى، ω0 هو التردد الزاوي للرنين) تسمى منطقة رقم الموجة التي لا تستوفي شرط الانعكاس الكلي بمخروط الضوء (LC). يمكن حساب قيمة Q عن طريق حساب انعكاس فريسنل وعدد الانعكاسات لكل وحدة زمنية.