طراحی و تحلیل آنتن های مربعی شکل برای کاربرد در فرستنده ها [پايان نامه فارسي]
محمدرضا صائمیان
| شناسگر رکورد: | ۵۱۸۴۱ |
| رشته تحصیلی: | مواد،انرژی و فناوری کوآنتومی |
| عنوان: | طراحی و تحلیل آنتن های مربعی شکل برای کاربرد در فرستنده ها |
| نويسنده: | محمدرضا صائمیان |
| استاد راهنما : | دکتر علیرضا متقی زاده |
| مقطع تحصیلی : | کارشناسی ارشد |
| دانشگاه : | خاتم |
| تاریخ دفاع : | ۱۳۹۹ |
| چکیده: | ناحیه فروسرخ میانی (MIR) بخشی از طیف الکترومغناطیسی از ۲.۵ تا ۳۰ میکرون را پوشش می¬دهد. این ناحیه فرکانسی برای کاربردهای پزشکی، طیف¬سنجی، و مخابرات فضای آزاد مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. به لطف دستگاه¬های تک¬قطبی مبتنی بر گذار بین زیرباندی، نوع جدیدی از آشکارسازها و لیزرهای نیمه¬هادی در ناحیه MIR معرفی شده است. آن¬ها در ناحیه MIR کارایی بسیار خوبی دارند و به علت ساختار چاه کوانتومی و مهندسی کوانتومی در طراحی طول¬موج عملیاتی به ما کمک خواهد کرد. طول عمر مشخصه دستگاه¬های بین زیرباندی از مرتبه پیکوثانیه بوده و لذا این دستگاه¬ها قابلیت استفاده در کاربردهای فوق سریع را دارا می¬باشند. در پژوهش حاضر، ریزکاواک آنتن‌های مربعی¬شکل به عنوان یک فرستنده برای بهبود عملکرد لیزرهای آبشاری کوانتومی (QCL) در ناحیه فروسرخ میانی (۹ میکرون) مورد بررسی قرار خواهد گرفت. این ساختار شامل آرایه-هایی از تشدیدکننده¬های فلز-دی¬الکتریک می¬باشد که به عنوان یک آنتن نیز عمل نموده و امکان محصورسازی میدان الکتریکی را فراهم می¬سازد. ما ابتدا مفهوم و اهمیت ناحیه فروسرخ میانی (MIR) را برای کاربردهای مختلف معرفی می¬کنیم؛ سپس گذار بین زیرباندی را توضیح داده و آن را با گذار میان¬باندی مقایسه می¬کنیم. نظریه برهمکنش نور-ماده و گذار اپتیکی نیز توصیف خواهد شد. در بخش دوم، خواص اپتیکی آرایه¬های ریزکاواک مربعی به طور نظری مورد بررسی قرار می¬گیرد. معادله هلمهولتز و شرایط موج منتشرشونده نیز توضیح داده می¬شود. سپس با حل معادله ماکسول، قطبش مناسب برای دستگاه بررسی می¬شود. ماهیت مرکب ریزکاواک آنتن مربعی¬شکل، که هم به عنوان آنتن و هم ریزکاواک عمل می¬کند، پیامدهای متفاوتی به همراه دارد: QCLهای متداول با موج¬بر فلزی دوگانه اتلاف توان کمی دارند ولی کیفیت باریکه آن¬ها پایین است؛ استفاده از QLCهای تعبیه¬شده در ریزکاواک آنتن مربعی¬شکل به باریکه¬ای با کیفیت بالاتر در میدان دور می¬انجامد. بهره-مندی از عملیات تک مدی و همچنین افزایش توان گسیلی و تابش سطحی QLCها با استفاده از ریزکاواک¬های آنتن مربعی¬شکل امکان¬پذیر است. در بخش سوم، مواد و ساختار هندسی دستگاه مورد مطالعه معرفی می¬شود. این دستگاه دارای دو لایه آلاییده GaAs با ضخامت ۱۰۰ و ۵۰ نانومتر، به ترتیب در بالا و پایین لایه ضخیم گالیم آرسناید (GaAs)، می¬باشد که بین دو لایه طلا قرار گرفته¬اند. اهمیت پارامترهای ورودی مختلف نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. سپس ویژگی¬های فیزیکی و شرایط مرزی مختلف همراه با پارامترهای مش¬زنی مطلوب بیان می¬گردند. در نهایت پارامترهای هندسی مختلف مورد تجزیه ¬و تحلیل قرار می¬گیرد. ما مشاهده خواهیم کرد که لایه GaAs ضخیم¬تر به علت حضور مد بالاتر (TM۱۱)، با توجه به اتلاف¬های کمتر و ضریب کیفیت تابشی پایین¬تر، مناسب می¬باشد. سپس جفت¬شدگی انرژی درون ناحیه فعال بررسی گردیده و نشان داده می¬شود که برای ضریب جفت¬شدگی، ضخامت کمتر گزینه بهتری خواهد بود. تأثیر حالت تناوبی و ضخامت لایه GaAs با توجه به ضریب پارسل و بازدهی استخراج فوتون، مورد تجزیه ¬و تحلیل قرار می¬گیرد. با افزایش ضخامت می¬توان به بازدهی بالاتر استخراج فوتون دست یافت ولی در مورد ضریب پارسل بایستی این ضخامت بهینه¬سازی شود. در پایان نشان داده می¬شود که تناوب¬های بالاتر و تعداد بیشتر آرایه¬ها به همگرایی بهتر باریکه می انجامد. |
| واژگان کلیدی: | لیزر آبشاری کوانتمی، ریز کاواک آنتن های مربعی شکل، گذار بین زیر باندی، تشدیدکننده |
| شماره ثبت | نسخه | جلد | بخش | مرجع | شماره بازیابی | در دست امانت | تاریخ بازگشت | ملاحظات | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 284695 | 1 |
جهت ثبت نظر با حساب کاربری تان وارد شوید