Physics and applications of coupled cavity structures in photonic crystals
Fotonik kristallerdeki etkileşimli-kavite yapılarının fiziği ve uygulamaları
- Tez No: 129228
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotonik Kristal, Fotonik Bant Aralığı, Düzensizlik, Fabry- Perot Kavitesi, Dalga Kılavuzu, Transfer Matris Metodu (TMM), Sıkı-Bağlanma Yaklaşımı, Zaman Bölgesinde Sonlu Farklama, Etkileşimli-Kavite Dalga Kılavuzu, Fotonik Güç Bölücü, Spontane Işınım, Photonic Crystal, Photonic Band Gap (PBG), Defect, Fabry-Perot Cavity, Waveguide, Transfer Matrix Method (TMM), Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) Method, Tight-Binding (TB) Approximation, Coupled-Cavity Waveg uides (CCW), Power Splitter, Photonic Switches, Wavelength- Division-Multiplexing (WDM), Spontaneous Emission
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Özet FOTONIK KRISTALLERDEKI ETKILEŞIMLI-CAVITE YAPILARININ FİZİĞİ VE UYGULAMALARI Mehmet Bayındır Fizik Bölümü Fizik Doktora Tez Yöneticisi: Prof. Ekmel Özbay Mayıs 2002 Elektromanyetik dalgaların fotonik kristaller içerisindeki hareketi üzerine yeni bir mekanizma önerildi ve deneysel olarak doğrulandı. Önerilen mekanizmada, fotonlar yerelleşmiş kavite modları üzerinden, modlar arasındaki etkileşmeden dolayı, atlayarak hareket edebilir. Bu yöntemin iki ve üç boyutlu fotonik kristallerde kullanılmasıyla, kayıpsız yönlendiricilerin, verimli elektromanyetik güç bölücülerin, ve optik anahtarların mümkün olabileceği gösterildi. Yeni geliştirilen bu yapılar sayesinde, ışığın, optik devrelerde kayıpsız ve geriyansımasız yönlendir ilebilmesi mümkün hale gelmektedir. Hidrojene edilmiş amorf silikon-nitrat ve silicon-oksit bazlı çok katmanlı etkileşimli- kavite yapılarda spontane ışınımların modifikasyonları, artırılması veya azaltılması, incelendi. Spontane ısınım, etkileşimli-kavite bandının kenarlarında gereğinden daha fazla arttığı gözlendi. Bu sonuç, foton grup hızlarının band kenarlarında çok azalmasından kaynaklandığı önerildi. Transfer Matris Metodu (TMM) ve Zaman Bölgesinde Sonlu Farklama (FDTD)yöntemleri kullanılarak, deneydeki yapıların simulasyonları yapıldı. Ayrıca, elektronik sistemlerde başarı ile uygulanan sıkı-bağlanma yöntemi, fotonik yapılara uygulandı. Deney ve teorik sonuçların birbirleriyle çok iyi uyuşması, sıkı-bağlanma yönteminin fotonik yapılarda da başarıyla kullanılabileceği gösterildi. Bulduğumuz bu sonuçlar fotonik yapıların incelenmesinde ve kullanılmasında yeni bir araştırma alanın doğmasına yol açmıştır. Ayrıca bu sonuçlar ileride yapılacak hepsi-optik yapıların tasarlanmasında kullanılabilecektir.
Özet (Çeviri)
Abstract PHYSICS AND APPLICATIONS OF COUPLED-CAVITY STRUCTURES IN PHOTONIC CRYSTALS Mehmet Bayindir Ph. D. in Physics Supervisor: Prof. Ekmel Ozbay May, 2002 We proposed and demonstrated a new type of propagation mechanism for the electromagnetic waves in photonic band gap materials. Photons propagate through coupled cavities due to interaction between the highly localized neighboring cavity modes. We reported a novel waveguide, which we called coupled-cavity waveguide (CCW), in two- and three-dimensional photonic structures. By using CCWs, we demonstrated lossless and reflectionless waveguide bends, efficient power splitters, and photonic switches. We also experimentally observed the splitting of eigenmodes in coupled-cavities and formation of defect band due to interaction between the cavity modes. We reported the modification of spontaneous emission from hydrogenated amorphous silicon-nitride and silicon-oxide multilayers with coupled Fabry- Perot microcavities. We observed that the spontaneous emission rate is drastically enhanced at the coupled- microcavity band edges due to very long photon lifetime.We also simulated our photonic structures by using the Transfer-Matrix-Method (TMM) and the Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) method. The tight-binding (TB) approach, which was originally developped for the electronic structure calculations, is applied to the photonic structures, and compared to our experimental results. The measured results agree well with the simulations and the prediction of TB approximation. The excellent agreement between the measured, simulated, and the TB results is an indication of potential usage of TB approximation in photonic structures. Our achievements open up a new research area, namely physics and applications of coupled-cavities, in photonic structures. These results are very promising to construct for the future all-optical components on a single chip.
Benzer Tezler
- Beaming and localization of electromagnetic waves in periodic structures
Periyodik yapılarda elektromanyetik dalgaların yönlendirilmesi ve lokalizasyonu
HÜMEYRA ÇAĞLAYAN
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Physics and applications of photonic crystals
Fotonik kristallerin fiziği ve uygulamaları
BURAK TEMELKURAN
Doktora
İngilizce
2000
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EKMEL ÖZBAY
- Plasmonic band gap cavities
Plazmon bant aralığı kovukları
AŞKIN KOCABAŞ
Doktora
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Femtosaniye lazer ile işlenen yapıların katıhal lazerlerde uygulamaları ve üst çevrim pompalı Tm3+:KY3F10 lazerleri
Solid-state laser applications of femtosecond laser written structures and upconversion pumped Tm3+:KY3F10 lasers
YAĞIZ MOROVA
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA AKSOY ESİNOĞLU
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Silisyumun yönlü aşındırılması ve mikroalgılayıcılar
Anisotropic etching of silicon and microsensors
F.ALİ ALDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. DURAN LEBLEBİCİ