الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 101 |  |  |
| | | from | 101 | | |
Abstract
مع التقدم المستمر في تقنيات الفوتونيات والاهتمام المتزايد بتقليص الحجم في مقياس النانو، أصبحت الأجهزة الفوتونية نفسها أكثر تعقيدا, وأصبح بالتالي التحليل العددى الدقيق والذى يمكنه التنبؤ بسلوك هذه الأجهزة واعتماد أداؤها على عوامل التصنيع المختلفة ذو أهمية قصوى. من بين العديد من تقنيات التحليل العددى التي تم اعتمادها في الكهرومغناطيسية الحسابية بشكل عام وفي الفوتونيات الحسابية على وجه الخصوص، تعد طريقة العناصر المحدودة (The Finite Element method, FEM) أداة مهمة وقيمة في تحليل وتصميم الأجهزة الفوتونية. ونظرا لما تتميز به من شمولية ومرونة وقدرة على تقسيم المركبات المطلوب تحليلها إلى أجزاء مختلفة, يمكن لطريقة العناصر المحدودة التعامل بكفاءة مع المركبات المعقدة ذات المقاييس البعدية المختلفة.
في هذه الرسالة، قمنا بتطوير برنامج قائم على طريقة العناصر المحدودة المتجهة (Vector FEM) والذى يمكن استخدامه بكفاءة فى تحليل وتصميم الأجهزة الفوتونية ذات الأبعاد الأقل من الطول الموجى للضوء (الأجهزة النانوفوتونية)، والتي قد تنطوي هندستها على أشكال غير منتظمة على مقاييس بعدية مختلفة. تطوير البرنامج المستخدم فى التحليل العددى بأنفسنا يوفر لنا الكثير من المرونة لتعديل و تحسين و / أو دمج مميزات وخصائص جديدة فى الطريقة المستخدمة وهو مالا يمكن الحصول عليه عادة عند إستخدام حزم البرامج التجارية الجاهزة.فوتونيات السيليكون، وخاصة، السيليكون على العازل (Silicon on Insulator, SOI)، تستخدم حاليا على نطاق واسع في تصميم الأجهزة الفوتونية نظراُ لمزاياها العديدة، بما في ذلك الفرق الكبير جدا فى معامل الانكسار بين السيليكون والعازل، والتوافق مع عملية التصنيع المتقدمة المستخدمة فى الإلكترونيات CMOS Fabrication Technology)) والقدرة على دمج الدوائر الإلكترونية والمكونات الضوئية على نفس شرائح السليكون. في هذه الرسالة يتم معالجة واحدة من المشاكل الرئيسية التي تواجه الأجهزة القائمة على السيليكون على العازل ألا وهى حساسية هذه المكونات للإستقطاب. فى هذا السياق تقوم هذه الرسالة بتقديم و دراسة تصميم لمكونين من مكونات دوائر التحكم فى الإستقاب وهما المستقطب الضوئى ومحول الاستقطاب. يستخدم كلا الجهازين على منصة السيليكون على العازل ويمكن تصنيعهما بسهولة بإستخدام تقنيات تصنيع COMS القياسية.
و تقع هذه الرسالة فى سبعة أبواب كالآتى:
الباب الأول عبارة عن مقدمة عامة عن النانوفوتونيات والنانوفوتونيات الحاسوبية. ويوضح كذلك الإطار العام للرسالة ويقدم أهدافها.
الباب الثانى يعرض ملخص لأهم الطرق العددية المستخدمة فى تحليل و تصميم أجهزة الفوتونيات. وتنقسم هذه الطرق كما يوضح هذا الباب الى طرق لحساب الأنماط التى يمكنها الإنتقال عبر المكونات الضؤية مثل طريقة العناصر المحدودة و غيرها وأخرى لحساب إنتشار الموجات داخل المكونات الضؤية الغير المنتظمة فى إتجاه الإنتشار مثل طريقة إنتشار الشعاع (Beam Propagation Method, BPM) وغيرها. يعرض الباب الثالث توصيف مفصل لطريقة العناصر المحدودة المتجهة التى تم العمل عليها وتطويرها. يتم فى هذا الباب التحقق من دقة النتائج التى تم الحصول عليها باستخدام طريقة العناصر المحدودة المتجهة والمتماثلة عن طريق مقارنتها مع النتائج التى سبق نشرها باستخدام عدد من الطرق الحسابية الأخرى.الباب الرابع عبارة عن مقدمة عامة عن الأجهزة النانوفوتونيه. يقدم الباب نوعين مختلفين من المنصات التى يتم الإعتماد عليها لبناء المكونات الناوفوتونية وهى البلازمونيات وفوتونيات السيليكون. كما يقدم عرض عام عن مميزات وعيوب وتطبيقات كل منهما.الباب الخامس يقدم تصميم مستقطب ضؤئى يعتمد على فوتونيات السيليكون على العازل والذى يمكنه ولأول مرة العمل كمستقطب رأسى او أفقى بكفاءة عالية. يوضح الباب التحليل العددى الكامل لهذا التصميم.
الباب السادس يعرض تصميم لمحول إستقطاب قائم أيضاً على فوتونيات السيليكون على العازل وتتم مقارنته بأحد أشهر التصميمات المتوفرة لمحولات الإستقطاب.
الباب السابع عبارة عن خاتمة عامة للرسالة كما يعرض بعض الاقتراحات التى يمكن العمل عليها فى المستقبل.