KFUPM ePrints

Analysis of anti-resonant reflecting optical waveguide grating using the method of lines.

Akram, Muhammad Nadeem (2000) Analysis of anti-resonant reflecting optical waveguide grating using the method of lines. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic Abstract

يتعلق هذا البحث بطرق تحليل انتقال الموجة البصرية في قائد الموجة المستخدمة في الدوائر البصرية المصغرة ، حيث يقوم بمحاكاة انتقال الموجة البصرية في هذا القائد عند وجود تغيرات فـجائية فيه ، أو عندما توجد فيه حزوز دورية باتجاه مسار الموجة ، وذلك باستخدام طريقة الخطوط . حيث قمنا في هذا البحث أولاً بتحسين تقريب المشتقة من الدرجة الثانية المستخدمة في طريقة الخطوط ، وذلك باستخدام خمس أو سبع نقاط في هذا التقريب بذل الثلاث نقاط المستخدمة عادة . في هذا التحسين قمنا باستيفاء شروط الحدود للمجالين الكهربائي والمغناطيسي للموجة البصرية . هذا التحسين يساعد كثيراً في رفع كفاءة طريقة الخطوط مما يزيد من دقة هذه الطريقة في المحاكاة ويؤدي إلى تصغير لامصفوفات المستخدمة فيها . قمنا كذلك بتطبيق التحسين المذكور أعلاه لمحاكاة قائد الموجة البصرية المتعددة الطبقات . كذلك قمنا بمحاكاة قائد الموجة المحتوي على تغيير فجائي واحد ، أو عدة تغييرات فجائية ، وذلك باستخدام طريقة الخطوط . وكان من الضروري إضافة طبقة ماصة غير عاكسة في طريقة الخطوط ، وذلك لامتصاص المجال المشع الناجم عن وجود التغييرات الفجائية في قائد الموجة والمذكورة أعلاه . ومن ثم قمنا بتطبيق الطرق المذكورة سابقاً لمحاكاة قائد الموجة الدوري المحزوز التقليدي ، حيث استخدمنا بالإضافة للطرق السابقة طريقة لتسريع المحاكاة ، بحيث يمكن محاكاة قائد موجة دوري محزوز طويل مكوّن من عدة آلاف من الحزوز في وقت قصير نسبياُ . كما قمنا في النهاية بمحاكاة قائد الموجة الدوري المحزوز والمبني على أساس الرنين العكسي ، حيث قمنا بحساب طيف النمط للموجة المرتدة من هذا القائد وللموجة الخارجة من هذا القائد ، وذلك لإمكانية استخدام هذا الطيف في مجال الترشيح البصري . أخيراً قمنا بحساب الطيف النمطي لهذا القائد عند حدوث تغيرات في بنيته كالتغير في طول القائد والتغير في عمق حزوزه والتغير في قيمة الفقدان البصري الناجم عن هذا القائد .

English Abstract

This research work is related to the modeling of integrated optical waveguides, waveguide discontinuities and gratings using the Method of Lines (MoL). The basic three-point central-difference approximation of the θ²/θχ² operator used in the MoL is extended to five-point and seven-point approximations with appropriate interface conditions for the E and H fields. This gives us improved numerical accuracy and reduced matrix size. It is applied to find the model field and effective indices of the TE and TM Modes in different multi-layer optical waveguides. Single and multiple waveguide discontinuity problems are solved using the MoL. The Perfectly Matched Layer (PML) absorber is usede to absorb the radiated fields from discontinuities. The MoL is applied to periodic waveguide gratings and their reflection and transmission spectra are calculated. A fast and stable Cascading and Doubling Algorithm is used to model long gratings having thousands of periods. The MoL is applied to model a multi-layer ARROW structure. Periodic corrugations are introduced on the top surface of ARROW for possible optical filtering applications. The reflection and transmission spectra of the resulting ARROW Grating are calculated for different amount of loss in the ARROW with different number of grating periods and different groove depths.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:April 2000
Date Type:Completion
Subjects:Electrical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Electrical Engineering Dept
Creators:Akram, Muhammad Nadeem
Committee Advisor:Al-Jamid, Hussain A.
Committee Members:Dawoud, Mahmoud M. and Masoudi, Husain M.
ID Code:9696
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:46
Last Modified:25 Apr 2011 09:11

Repository Staff Only: item control page