AN APPLICATION OF TRANSFER-MATRIX METHOD FOR SECOND-HARMONIC GENERATION PROBLEM IN GaAs/AlAs PHOTONIC BAND GAP STRUCTURE

Abstract

The objectives of this study are to study the transmission of light and the conversion efficiency of second harmonic generation (SHG) in one-dimensional photonic crystal (1D-NPC) using the Transfer Matrix Method (TMM) under the oblique incidence of fundamental-frequency (FF) wave and non-depleted pump approximation. In this work, the conditions that affected the to the transmission of light was investigated, along with the thickness of gallium arsenide, the thickness of aluminum arsenide, the number of periods, and the incident angle of light and the SHG conversion efficiency was studied by varying the thickness of gallium arsenide and the incident angle, the thickness of gallium arsenide and the number of periods, the thickness of aluminum arsenide and the incident angle, the thickness of aluminum arsenide and the number of periods and the incident angle and the number of periods. The TMM results showed that the transmission spectrums of the FF and SH wave depended on the thickness of both gallium arsenide and aluminum arsenide, the number of periods and the incident angle of light and the maximum SHG conversion efficiency can be produced in 1D-NPC by optimal incident angle, layer thickness and the number of periodsงานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติการส่งผ่านของแสงและประสิทธิภาพในการเกิดคลื่นในย่านฮาร์มอนิคที่สองภายในโครงสร้างแถบช่องว่างทางแสงของผลึกโฟโทนิกหนึ่งมิติโดยใช้ระเบียบวิธีเมทริกซ์ถ่ายโอนโดยเปลี่ยนแปลงค่าที่ต้องการศึกษาสมบัติการส่งผ่าน ดังนี้ ความหนาของชั้นแกลเลียมอาร์เซไนด์และอลูมิเนียมอาร์เซไนด์ จำนวนคาบ และมุมตกกระทบของแสง โดยผลการคำนวณพบว่า คลื่นที่ความถี่มูลฐานและในย่านฮาร์มอนิคที่สองแถบช่องว่างทางแสงจะเลื่อนไปยังช่วงความยาวคลื่นมากขึ้นเมื่อเปลี่ยนแปลงความหนาของชั้นแกลเลียมอาร์เซไนด์และอลูมิเนียมอาร์เซไนด์ และแถบช่องว่างทางแสงจะอยู่ที่ช่วงความยาวคลื่นเดิมเมื่อทำการเปลี่ยนแปลงจำนวนคาบ และสเปกตรัมการส่งผ่านจะมีความคมชัดมากขึ้นเมื่อจำนวนคาบถูกเปลี่ยนแปลงมากขึ้น และแถบช่องว่างทางแสงจะมีช่วงความยาวคลื่นที่ลดลงเมื่อมุมตกกระทบของแสงเพิ่มขึ้นและสำหรับการศึกษาประสิทธิภาพในการเกิดคลื่นในย่านฮาร์มอนิคที่สองจะศึกษาโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณพร้อมกันสองปริมาณ ได้แก่ ความหนาของชั้นแกลเลียมอาร์เซไนด์กับมุมตกกระทบของแสง ความหนาของชั้นแกลเลียมอาร์เซไนด์กับจำนวนคาบ ความหนาของชั้นอลูมิเนียมอาร์เซไนด์กับมุมตกกระทบของแสง ความหนาของชั้นอลูมิเนียมอาร์เซไนด์กับจำนวนคาบ และมุมตกกระทบของแสงกับจำนวนคาบ ซึ่งจากผลการคำนวณประสิทธิภาพในการเกิดคลื่นฮาร์มอนิคที่สองพบว่าความหนาของชั้นแกลเลียมอาร์เซไนด์และอลูมิเนียมอาร์เซไนด์ที่เหมาะสม, มุมตกกระทบของแสงที่เหมาะสม และจำนวนคาบที่มากจะส่งผลให้ประสิทธิภาพการเกิดคลื่นฮาร์มอนิคที่สองมีค่ามากที่สุด