Modelagem por elementos finitos de fibras de cristais fotônicos aplicadas ao desenvolvimento de amplificadores paramétricos

Resumo

O objetivo desta pesquisa é desenvolver códigos robustos e eficientes, baseados no Método dos Elementos Finitos (FEM, Finite Element Method) com formulação vetorial completa, no domínio Espaço-Temporal, capazes de resolver a equação de onda vetorial do tipo Helmholtz, deduzida a partir das equações de Maxwell, levando-se em conta simultaneamente os efeitos espaciais e temporais sobre as ondas propagantes, através de meios com apisotropia completa e características não-lineares. Neste esquema de propagação, considerado de dimensão 3,5 ou 3,5D, o domínio numérico transversal é 3D: composto pela seção reta do dispositivo (2D) e o tempo (1D); sendo a propagação calculada num esquema passo a- passo ao longo da coordenada axial do guia. Serão introduzidos novos elementos finitos de aresta tridimensionais e novos tipos de camadas absorventes perfeitamente casadas (PML, Perfectly Matched Layers). Serão explorados também o acoplamento deste esquema de propagação com esquemas de espalhamento, nos quais o domínio numérico transversal 3D é composto pela geometria espacial completa do dispositivo ou junção, e a evolução se dá passo a passo ao longo do tempo. Diversas aplicações de interesse atual serão analisadas em detalhe, visando propor novos dispositivos fotônicos, explorando aspectos de nana-fabricação, pulsos ultracurtos e efeitos não-lineares de segunda ordem (geração de segundo harmônico) e terceira ordem (tipo Kerr). (AU)