Análise Numérica das Características de Transmissão dos Guias de Onda Periódicos Segmentados Curvos pelo Método dos Elementos Finitos

Resumo

Este  projeto  consiste  no  desenvolvimento  de  modelos  numéricos  baseados no método  dos  elementos  finitos,  para  a  análise  eficiente  de  dispositivos fotônicos,  com configurações de tamanho menores que o comprimento  de onda. Estas estruturas  fazem parte  das  novas  áreas  de  pesquisa denominadas  de  Nanofotônica  e  Plasmônica  e apresentam  intenso confinamento  dos  sinais  ópticos  em  certas  bandas  de  frequência, permitindo um guiamento praticamente sem perdas. Isto favorece a miniaturização dos circuitos, e consequentemente a integração de dispositivos fotônicos em grande escala. Com  o  software  GID  (The  personal  pre  and post  processor),  onde  desenharam-se  as malhas de guias de onda segmentados com uma curvatura de 90º, sendo que cada uma varia  apenas seu raio  de  curvatura.  Os  guias  de  onda  são  cilíndricos,  em  torno  dos mesmos  colocaram-se  camadas  perfeitamente  combinadas  (PML).  Através dos programas já escritos, em MatLab, pelo orientador, utilizou-se o Método dos Elemento Finito  (FEM),  onde  calcula-se  a  potência  de  entrada  e  saída, com  isso  obtém-se  a transmissão  em função da frequência ou do comprimento de onda. Nas  malhas testadas obteve-se uma transmissão  de 90%  a  99%, resultados dentro dos padrões atualmente. Nesse  trabalho, também  simulou-se  e  calculou-se  o  Crosstalk,  que  é  a  perda  ou espalhamento  de  sinal  do  guia  de  onda.  Para  essa  simulação  utilizou-se o  mesmo software  (GID)  e  os  programas  também  em  MatLab.  O  cristal fotônico  é  o  caminho ideal para fazer um condutor óptico,  pois  ele previne a possibilidade de qualquer perda por radiação apenas fazendo uma cavidade ressonante na frequência desejada. Pode-se simplesmente cruzar dois guias de ondas (formado através da remoção de uma linha ou coluna de guias de ondas), mas isto resultará em um Crosstalk significante. Porém com uma  cavidade ressonante  no  centro,  o  que  reduz  bastante  o  Crosstalk.  Obtemos resultados com perca com até 5% do sinal, sendo o mesmo significantemente positivo para aplicações em microcircuitos.