Rigorous designs of nano-optical couplers and absorbers with photonic crystals involving irregular arrays and nonidentical elements

Bu tezde, fotonik kristallerin çalışma prensibine dayalı, kompakt ve etkin nano-optik bağlaştırıcıların ve soğurucuların tasarımları ve analizleri sunulmuştur. İstenilen yönlerde elektromanyetik dalga iletimini sağlayan tek girdili ve çift girdili optik bağlaştırıcılar tasarlanmış, önemli parametrelerin iletim verimine olan etkisi incelenmiştir. Bu tasarımların arka arkaya eklenmesiyle nano-optik iletim sistemleri elde edilmiş, bu sistemlerin de iletim özellikleri incelenmiştir. Bunların yanında, belirli mantık işlemlerini gerçekleştirebilen nano-optik mantık kapı bağlaştırıcıları ile elektromanyetik dalgaları sadece ileri yönde ileten nano-optik izolatörler tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Diğer taraftan, fotonik kristallerin yansıma engelleyici kaplamalar olarak kullanılıp metallerle birleştirildiği optik soğurucular tasarlanmıştır. Hem kendi içinde yüksek güç yoğunluğu hapseden hem de diğer cisimlere ve kaynaklara zararlı olabilecek geri yansımaları önleyen yansıma-karşıtı soğurucu tasarımları başarılı olarak elde edilmiştir. Bütün bu nano-optik yapıların elektromanyetik benzetimleri, çok seviyeli hızlı çokkutup algoritmasının verimli bir uygulamasıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, tüm tasarımlar genetik algoritmaların kullanılmasıyla gerçekleştirilen keşifsel optimizasyonlarla elde edilmiştir. Sayısal sonuçlar, fotonik kristal prensiplerine bağlı olarak geliştirilen görece basit geometrilerle, verimli nano-optik bağlaştırıcı ve soğurucuların tasarlanabileceğinin mümkün olduğunu göstermektedir.