Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Επίδραση αδιαβατικών συντομεύσεων σε τριπλό μη-γραμμικό συζευγμένο κυματοδηγό
Other Titles: Effect of shortcuts to adiabaticity in three-waveguide directional coupler
Authors: Ευαγγελάκος, Βασίλειος
Keywords: Οπτικοί κυματοδηγοί
Μη γραμμική οπτική
Κβαντική οπτική
Keywords (translated): Optical waveguides
Non linear optics
Quantum optics
Abstract: Σε αυτή την διπλωματική εργασία αναλύουμε θεωρητικά ένα αδιαβατικό τριπλό συζευγμένο κυματοδηγό, χρησιμοποιώντας τη θεωρία συζευγμένων ρυθμών διάδοσης (coupled mode theory). Ξεκινάμε με μια εισαγωγή στους οπτικούς κυματοδηγούς και στους μηχανισμούς σύζευξης μεταξύ τους. Κατόπιν, μελετάμε την κατανομή του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου σε δομές επίπεδων οπτικών κυματοδηγών χρησιμοποιώντας μια ταλαντωτική προσέγγιση για τις λύσεις των κυματικών εξισώσεων του Maxwell και ορίζουμε τους εγκάρσιους ηλεκτρικούς και εγκάρσιους μαγνητικούς ρυθμούς διάδοσης (modes). Επιπλέον κάνουμε μια εισαγωγή στα μη γραμμικά φαινόμενα 3ης τάξης και στις διαδικασίες που προκαλούνται λόγω του μη γραμμικού δείκτη διάθλασης. Επιπρόσθετα, παραθέτουμε μια ανάλυση για τη χρήση της θεωρίας συζευγμένων ρυθμών διάδοσης, σε ένα συστήματα δύο και τριών κυματοδηγών κατευθυντικής σύζευξης κατασκευασμένων από γραμμικά οπτικά υλικά. Βασιζόμενοι στην ανάλυση του τριπλού κυματοδηγού, μελετάμε θεωρητικά τον αδιαβατικό τριπλό συζευγμένο κυματοδηγό και εξετάζουμε την μοναδική ιδιότητα που κατέχει, την ανθεκτικότητα στην διακύμανση των παραμέτρων του συστήματος. Επιπλέον, αναλύουμε το σύστημα του τριπλού αδιαβατικού συζευγμένου κυματοδηγού με μη γραμμικά υλικά και εξετάζουμε κάποιες συγκεκριμένες διατάξεις που αποτελούνται από γραμμικά και μη γραμμικά στοιχεία. Τέλος, κάνουμε μια εισαγωγή στη θεωρία των παρακάμψεων στην αδιαβατική διάδοση και αναλύουμε την διαδικασία τροποποίησης της σύζευξης μεταξύ των κυματοδηγών με την προσθήκη κατάλληλου όρου που αναιρεί την διαβατική εξέλιξη του συστήματος. Με χρήση των παραπάνω εξετάζουμε πως η χρήση των παρακάμψεων επηρεάζει τη διάδοση του φωτός στις διάφορες διατάξεις τριών κυματοδηγών αποτελούμενων από συνδυασμούς γραμμικών και μη γραμμικών στοιχείων.
Abstract (translated): In this diploma thesis we theoretically analyze the behavior of an adiabatic three-waveguide directional coupler using coupled mode theory. We begin with a general introduction to optical waveguides and the coupling mechanisms between them. Then, we study the electric and magnetic field distribution of planar optical waveguide structures using an oscillatory approach for the solution of the Maxwell wave equation and recognize the transverse electric and transverse magnetic modes. Additionally, we make an introduction to the third order nonlinear effects and to the processes that result to the nonlinear refraction index. In addition, we give a detailed analysis for the application of coupled mode theory in a system of two and three waveguide directional couplers made of linear optical materials. Based on the analysis of the three-waveguide, we illustrate theoretically the adiabatic three-waveguide directional coupler and investigate the unique property which this system possesses which is the robustness against variations in system parameters. Additionally, we analyze the system of the adiabatic three-waveguide directional coupler with linear and nonlinear elements. Finally, we introduce the theory of Shortcuts to Adiabaticity (STA) and analyze the process which is used to modify the coupling coefficients between the waveguides by adding a proper counter diabatic term. Then by using the results from the previous chapters we are able to look into how STA modifies light transmission in different three-waveguide directional couplers consisting of combinations of linear and nonlinear materials.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Evangelakos Msc Thesis.pdf3.76 MBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.