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Type: Dissertação
Issue Date: 8-Aug-2014
Authors: ZIMMER, Daimam Darlam
First Advisor: DMITRIEV, Victor Alexandrovich
Title: Chaves ópticas compactas baseadas em ressoador magneto-óptico em cristal fotônico bidimensional
Sponsor: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Citation: ZIMMER, Daimam Darlam. Chaves ópticas compactas baseadas em ressoador magneto-óptico em cristal fotônico bidimensional. 2014. 66 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2014. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.
Resumo: No presente trabalho, investigou-se três possibilidades de chaves ópticas (switches), baseadas em cristal fotônico, sendo duas destas construídas a partir de um material magnetoóptico, projetadas para operar na faixa de frequência óptica e a última por cilindros dielétricos, projetada para operar na faixa de frequência de terahertz, ambas constituídas de dois guias de onda acoplados a cavidade ressonante. As chaves ópticas constituídas de material magneto-óptico têm suas cavidades formadas por furos cilíndricos dispostos de forma a montar anéis concêntricos ao redor de um furo central, sendo a primeira com acoplados frontal dos guias de onda formado um ângulo de 180o entre si e alinhadas com a cavidade ressonante. A segunda, com acoplados lateral dos guias de onda a cavidade ressonante. São inseridos no material magneto-óptico bidimensional defeitos (furos formando uma rede triangular). A chave óptica, construída por cilindros dielétricos dispostos de forma a montar uma rede quadrada, tem sua cavidade constituída de um cilindro de Níquel-Zinco-Ferrite, e seus guias de onda formam um ângulo de 90o. Os dispositivos possuem dois estados, um estado onde há transmissão de sinal (estado on) e um estado onde ocorre o bloqueio do sinal (estado off ), sendo a transição entre os mesmos controlada a partir da variação de um campo magnético DC externo H0. O funcionamento dos dispositivos é baseado na orientação de um modo de dipolo, excitado na cavidade ressonante por um sinal eletromagnético, que entra por uma das portas do dispositivo. Para as duas chaves construídas de material magneto óptico, o estado on é obtido sem magnetização. Nesta situação, os nós do dipolo alinham-se de modo perpendicular ao eixo dos guias de onda, ocorrendo assim a transmissão de sinal, com baixas perdas de inserção, enquanto que no estado off com campo magnético externo diferente de zero, para o dispositivo com acoplamento frontal o modo dipolo sofre uma rotação por 90º e para o dispositivo com acoplamento lateral o modo dipolo apresenta uma rotação no sentido anti-horário interrompendo a transmissão do sinal, com alta isolação. Para a chave construída de cilindros dielétricos, o estado on é obtido com magnetização e o modo dipolo apresenta uma rotação no sentido horário transmitindo o sinal, enquanto que no estado off, sem campo magnético externo, o modo dipolo é estacionário, com os nós do modo dipolo alinhados com os guias de onda interrompendo a transmissão do sinal.
Abstract: In the present work, investigated three possibilities of optical key (switch) based on Photonic Crystal, two of these being constructed from a magneto-optic material, designed to operate in the optical frequency range and the last cylinder of dielectric, designed to operate in the terahertz frequency range, both consist of two coupled waveguides resonant cavity. The optical keys consist of material magneto optical, has a cavity formed by cylindrical holes disposed so as to mount concentric rings around a central hole, and the first, with front of coupled waveguides formed a angles of 180o aligned with each other and the resonant cavity. The second side coupled to the waveguide resonant cavity. Are inserted into the magneto-optical material in two- dimensional photonic crystal defects (holes forming a triangular lattice). The optical key constructed by dielectric cylinders arranged in order to mount a square lattice, has a hollow cylinder composed of a nickel-zinc-ferrite, and their wave guides are at an angle of 90o. The devices has two states, a state where there is transmission signal (state on) and a state where the lock signal occurs (state off ), being the transition between them controlled from the variation of an external DC magnetic field H0. The operation of the device is based on the orientation of a dipole mode, excited resonant cavity for electromagnetic signal. In state on no magnetisation dipole nodes align perpendicular to the axis of the waveguides, occurring so the signal transmission, with low insertion losses, While in the State off non-zero external magnetic field the dipole mode is rotated by 90o for coupling the front and to the device with lateral coupling the dipole mode shows a rotation in counterclockwise interrupting signal transmission, with high isolation. For the key cylinder constructed of dielectric, the condition on magnetization is obtained, the dipole mode shows a clockwise rotation transmitting the signal, whereas in state off without external magnetic field, the dipole mode is stationary, with the nodes of the dipole mode aligned with the waveguides stopping the signal transmission.
Keywords: Ótica de cristais
Ondas eletromagnéticas
Guias de ondas
Chave óptica
Cristal fotônico
Material magneto-óptico
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::TEORIA ELETROMAGNETICA, MICROONDAS, PROPAGACAO DE ONDAS, ANTENAS
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Tecnologia
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Appears in Collections:Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC

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