Analisis Perambatan Gelombang Elektromagnetik Monokromatik Datar Stasiones Dalam Kristal Fotonik Dengan Cacat Menggunakan Metode Matriks Transfer

Abstract

Kristal fotonik "photonic crystal" (PC) terdiri dari susunan periodik dua atau lebih bahan dielektrik transparan dan non-dispersif dengan indeks refraksi berbeda dan ketebalan dalam orde panjang gelombang operasi Ketika gelombang elektromagnetik (EM) datar yang kontinu masuk ke dalam struktur PC, sebagian gelombang tersebut akan direfleksikan oleh setiap lapisan batas medium dielektrik yang berbeda. Jika setiap gelombang yang direfleksikan sefase dan saling bertumpangan (superimposed), maka akan terjadi interferensi konstruktif pada gelombang refleksinya Interferensi konstruktif dari gelombang refleksi dapat menyebabkan pemantulan total pada selang panjang gelombang sekitar panjang gelombang operasi dan lazim disebut sebagai "pita terlarang" (PBG). PBG merupakan selang panjang gelombang EM yang tidak dapat menembus struktur PC. Ini dapat terjadi jika panjang gelombang dari gelombang datang memenuhi kondisi Bragg. Pada PC yang disisipkan cacat pada strukturnya, foton akan terlokalisasi di sekitar lapisan cacat sehingga menimbulkan peningkatan medan yang besar. Hal ini menyebabkan terbentuknya mode resonansi di dalam PBG dimana frekuensi gelombang EM datar yang datang sama dengan frekuensi mode cacat kristalnya. Penguatan medan yang besar mengakibatkan transmitansi penuh di dalam PBG pada frekuensi resonansınya dan sering disebut mode cacat atau frekuensi bandpass. Lebar dan posisi frekuensi bandpass sangat bergantung pada ketebalan dan indeks refraksi lapisan cacat. Pada kristal fotonik dangan satu cacat simetris dimana M-N. diperoleh nilai transmitansı yang selalu satu (full transmision) dan tidak bergantung pada medium eksternal. Sedangkan untuk cacat asimetris, nilai transmitansi bandpass sangat bergantung pada medium eksternal dan konfigurasi M-N. Pada kristal fotonik dua cacat dengan konfigurasi M-N-L yang memenuhi syarat N-M+L+1, bandpass akan ditransmitansikan seluruhnya (full transmission) dengan full wave at half maximum (FWHM) yang lebih besar dibandingkan PC dengan satu cacat Lebar FWHM dari bandpass dapat diatur dengan menyesuaikan lebar salah satu cacatnya dengan kelipatan Dedeky Selain itu kristal fotonik dua cacat juga dapat digunakan untuk mengatur transmitansi bandpass dengan mengubah indeks refraksi dari salah satu lapisan cacat. Profil perubahan nilai transmitansi bandpass terhadap variasi indeks refraksi cacat kedua juga dapat diatur dengan menyesuaikan lebar lapisan kedua cacatnya.