Optoelectronic device modelling and design - Bragg gratings modelling

Autor: Jarosław Walczak

Opiekun pracy: dr inż. Grzegorz Tosik

Rodzaj pracy: praca dyplomowa magisterska

Data obrony: 2007-09-19

Streszczenie

W następującej pracy przedstawiam wyniki swoich badań dokonanych podczas pobytu w Laboratorium Optoelektronicznym w Instytucie Elektroniki i Telekomunikacji na Uniwersytecie Neapolitańskim "Federico II". Ogólnie zaangażowany byłem w zagadnienia związane ze światłowodowymi siatkami Bragga, których symulacje przeprowadzałem przy użyciu programu Matlab. Moim głównym zadaniem było sprawdzenie i uogólnienie metody analizy siatek Bragga zaprezentowanej w artykule "Propagation through nonuniform grating structures" autorstwa J. E. Sipe, L. Poladian, C. Martijn de Sterke, zwanej Effective Medium Picture. Metoda ta polegała na spojrzeniu na siatkę z zewnątrz, jako na medium posiadające efektywną przenikalność dielektryczną εeff i magnetyczną μeff, a więc i efektywny współczynnik załamania światła neff , lecz bez obecności siatki. Wszystkie wyniki (czyli spektra współczynników odbicia światła od siatki o danym profilu współczynnika załamania światła) uzyskane opisywaną metodą porównywałem na bieżąco z wynikami otrzymanymi przy użyciu najpopularniejszej metody analizy siatek Bragga, czyli metody macierzy przejściowych, przedstawionej przez Dominika Laskowskiego w jego pracy.
Po przebadaniu metody Effective Medium Picture można śmiało dojść do wniosku, iż jest ona znacznie szybsza, ale i zarazem dużo mniej dokładna od metody macierzy przejściowych. W szczególności, w przypadku siatek o szybko zmieniającym się współczynniku załamania światła metoda ta nie znajduje odzwierciedlenia w rzeczywistości i zarazem nie może być zastosowana.
W pracy tej przedstawiłem zarówno ogólną teorię o siatkach Bragga jak i teorię sprzęgania się modów, na której opiera się zasada ich działania. Aczkolwiek zainteresowany większymi szczegółami może bez problemu dotrzeć do obszernej literatury o tym traktującej. Pokrótce opisałem sposoby produkcji oraz wymieniłem trzy możliwości aplikacji tychże siatek: kompensatory dyspersji, sensory oraz aplikacje w systemach WDM. Przedstawiłem także dokładnie obie metody analizy (macierzy przejściowych i Effective Medium Picture) od strony matematycznej, umożliwiającej dalsze rozwinięcie.