عنوان پایان‌نامه
آنالیز ترکیب امواج در یک محیط با خواص الکترواپتیک
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2204;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57184
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- نوشین محمدی استخری
- استاد راهنما
- محمود شاه آبادی
- چکیده
- در این پایان‌نامه، انتشار امواج الکترومغناطیسی در داخل کریستال‌های الکترواپتیک را در حوزه‌های زمان و فرکانس برای کریستال‌های غیرخطی، ناهمسانگرد و پاشنده مورد تحلیل و آنالیز عددی قرار خواهیم داد. انتشار موج در این کریستال‌ها که امروزه در آشکارسازی و تولید امواج تراهرتز کاربردهای فراوانی دارند، توسط روش‌های تحلیل گوناگونی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدای این پایان‌نامه مهمترینِ این روش‌ها را مرور کرده و مزایا و معایب هریک را به تفصیل مطرح می‌کنیم. سپس روش پیشنهاد شده در این پایان‌نامه معرفی می‌شود. به این منظور، ابتدا به بیان فرمولبندی در حوزه فرکانس برای ساختارهای غیرخطی پرداخته و تحلیل این نوع ساختارها را به حل دسته‌ای از خطوط انتقال کوپل شده تبدیل خواهیم کرد. سپس قابلیت روش را به کمک مثالهای متعدد و ارزیابی همگرایی پاسخ‌های آنها می‌سنجیم. در ادامه، این فرمولبندی را برای ساختارهای متشکل از مواد الکترواپتیک تعمیم خواهیم داد و ساختار یک نوع آشکارساز الکترواپتیک جدید را معرفی کرده و عملکرد آن را شبیه‌سازی می‌نماییم. علاوه بر پیشنهاد یک روش تحلیل حوزه فرکانس، تحلیل عددی تفاضل محدود حوزه زمان را برای شبیه‌سازی یک کریستال الکترواپتیک ناهمسانگرد و پاشنده تعمیم داده و روش‌های مختلف آشکارسازی الکترواپتیک امواج تراهرتز را به کمک این روش تعمیم یافته شبیه‌سازی می‌نماییم. در انتها نیز ساختاری با خاصیت الکترواپتیک را برای آشکارسازی نوری تشعشعات فروسرخ پیشنهاد کرده و روشی را برای تهیه تصاویر نوری از تشعشعات فروسرخ بیان خواهیم کرد. علاوه بر این، نتایج برخی آزمایش‌های انجام شده بر روی یک کریستال با خاصیت الکترواپتیک به همراه چیدمان‌های مورد استفاده در انجام آزمایش‌ها را ارائه خواهیم کرد.
- Abstract
- In this thesis, the problem of electromagnetic wave propagation through nonlinear, dispersive, and anisotropic electro-optic (EO) crystals is investigated with the help of different numerical approaches both in the time and frequency domain. Analysis of wave propagation through these crystals, for which numerous applications in generation and detection of THz waves have recently been demonstrated, has been the subject of extensive research for the past decade. In the first part of this thesis, some of these approaches are reviewed and their advantages and drawbacks are discussed thoroughly. Following that, we propose a novel frequency-domain numerical method which is then exploited for an efficient analysis of wave propagation in structures composed of nonlinear and EO materials. Our method reduces the full-wave study of complicated nonlinear configurations to the analysis of a set of coupled transmission lines by using proper matrix formulations. By applying the proposed formulation to several configurations, we investigate the accuracy and convergence properties of this method thoroughly, and provide a detailed comparison with other numerical approaches. We then generalize our method to encompass the analysis of structures composed of electro-optic materials. A novel EO detector is then designed and its performance is simulated with the help of the proposed frequency-domain method. Moreover, we generalize the finite-difference time-domain (FDTD) technique for the analysis of dispersive, anisotropic, EO crystals and utilize it for simulation of various structures available for the EO detection of THz waves. Finally, a novel EO sampling device for optical detection of infrared radiations is proposed. This is accompanied by an approach for constructing optical images from these radiations. Experimental setups utilized for our measurements on EO crystals along with some of the achieved results are also presented in the last part of this thesis.
