Nanophotonic slow-light structures for telecommunication applications

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή μελετάει το σχεδιασμό επίπεδων κυματοδηγών φωτονικών κρυστάλλων για τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές. Προτείνεται η μοντελοποίηση των κυματοδηγών φωτονικών κρυστάλλων σύμφωνα με τη μέθοδο επιπέδων κυμάτων, η υλοποίηση της οποίας σε τρεις διαστάσεις περιγράφεται εκτενώς. Μελετάται ο σχεδιασμός των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των κυματοδηγών φωτονικών κρυστάλλων και οι βελτιώσεις που μπορεί να επιφέρει σε διάφορα γραμμικά και μη-γραμμικά φαινόμενα, εστιασμένα γύρω από τηλεπικοινωνιακές εφαρμογές.

In this thesis, we present a detailed study of the design of photonic crystal slab waveguides at the prospect of exploiting them for telecom applications. Photonic crystals are formed by periodically modulating the refractive index of the structure. Photonic crystal waveguides provide an exciting prospect for confining and manipulating light at a subwavelength scale, opening up new paths on the field of integrated optics. In this thesis, the photonic crystal waveguide performance with respect to linear and nonlinear phenomena is optimized by changing various geometric parameters of the structures. A three dimensional plane-wave expansion eigenmode solver based on the conjugate gradient of the Rayleigh-Ritz quotient was implemented providing us with the modal fields and the dispersion relation of the photonic crystal slab waveguide designs.