Journal title
عنوان نشریه
Quarterly Journal of Science Kharazmi University
Literature & Humanities
http://jsci.khu.ac.ir
1
admin
doi
fa
jalali
1392
8
1
gregorian
2013
11
1
12
4
online
1
fulltext
fa
بکارگیری روش چندقطبی چندگانه برای حل مسئله ویژه مقداری غیرخطی ساختار نواری فوتونی با مواد و اشکال مختلف
Using MMP Method to Calculate Nonlinear Eigenvalue Problem of Photonic Band Structures with different Shapes and Materials
مقاله استخراج شده از طرح پژوهشی
Research Paper
در این مقاله، مسئلۀ ویژه مقداری غیرخطی برای محاسبۀ ساختار نواری فوتونی بلور فوتونیک دوبعدی با استفاده از روش عددی MMP بررسی شده است. ساختار نواری بلور فوتونیک دوبعدی برای دو قطبش TE و TM محاسبه شده است. جزئیات روش محاسباتی شامل چیدمان فضای شبیهسازی، مدلسازی میدانهای داخل و بیرون جسم، شرایط مرزی تناوبی فرضی شرح داده شدهاند. در طراحی فضای شبیهسازی خصوصیات فیزیکی منطقۀ اول بریلوئن بلور نظیر شعاع میلهها، ضریب گذردهی و تراوایی جسم استفاده شدهاند. برای مدلسازی میدانهای داخل و بیرون جسم، میدان مختلط را با بسطهای بسل تقریب زده میشود. همچنین با استفاده از نظریۀ بلوخ، شرایط مرزی تناوبی فرضی برای منطقۀ اول بریلوئن اعمال میشود. برای بررسی دقت و کارایی کد، از روش بسط موج تخت استفاده شده است، که نتایج همخوانی خوبی با روش MMP دارد. نشان داده میشود که این روش محاسباتی بدون توجه به شکل سطح مقطع میلهها و نوع ماده، قابل استفاده برای هر نوع ساختار بلوری مانند ساختار مربعی، مثلثی و لانه زنبوری است. همچنین میتوان بدون تغییر در کد برنامه از مواد دیالکتریک، پاشنده (فلزی) و دادههای آزمایشگاهی استفاده کرد. بررسیهای محاسبات عددی نشان میدهند که روش MMP بسیار ساده، سریع و قابل استفاده بر روی کامپیوترهای شخصی است.
In this paper, the Mutiple Multipoles method is employed to solve nonlinear eigenvalue problem and calculate band structure for a 2D photonic crystal. Band structure is calculated for both TE and TM polarizations. Simulation space is implemented for the first Brillouin zone by using physical properties such as rods radius, permittivity and susceptibility. To model fields inside and outside of object, Multipole centers were located around it and Bessel series inside the object is shown complex fields. We used Bloch theory to implement fictitious periodic boundary conditions for the first Brillouin zone. To validate the code, we simulated the band structure of a cubic lattice and compare the results with Plane Wave Expansion Method which illustrates the accuracy of the code. It is shown that this method can be applied to investigate photonic crystals with irregular shapes and different materials for different lattices such as cubic, trigonal and honeycomb. Furthermore it could be used for dielectric or dispersive material and experimental data. Numerical calculation shows that MMP method is accurate, fast and it can be used on Personal Computers.
گاف نواری فوتونی , بلور فوتونیک , روش MMP , روش عددی ,
Photonic band gap , Photonic crystal , MMP method , computational method ,
623
636
http://jsci.khu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-147-1&slc_lang=fa&sid=1
تهمینه
جلالی
tah_jalali@yahoo.com
1003194753284600141
1003194753284600141
Yes
بوشهر- خیابان شهید ماهینی- دانشگاه خلیج فارس- دانشکده علوم- گروه فیزیک