Geri Dön

Silicon based dielectrics: Growth, characterization, and applications in integrated optics

Silisyum tabanlı dielektrikler: Tümleşik optikte kullanıma yönelik büyütme ve inceleme

  1. Tez No: 199018
  2. Yazar: FERİDUN AY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Integrated optics, Silicon dielectrics, Silicon oxide, Silicon oxynitride, Germanium, Germanosilicate, PECVD, FTIR, Waveguide, Optical absorption, Prism coupling, Elastic modulus, Elasto-optic coefficient, Birefringence, Nonlin-earity, Electro-optic coefficient, Thermal poling, Ring resonator
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 174

Özet

Silisyum tabanlı dielektriklerin ustün optik üzellikleri ve kırılma indislerinin genişüu o saralıkta ayarlanabilirliği bu malzemelerin tümleşik optikte kullanılmasına yünelikg u s oşalışmalarda büyük ilgi şekmesine neden olmaktadır.cs uu cBu şalışmada silisyum tabanlı dielektriklerin tumleşik optik aygıtlarda kul-cs slanımları amaşlanarak optik üzellikleri ve kompozisyonları incelenip optimizec oedildi. Fourier dünüşumlü spektroskopi kullanılarak yapılan ayrıntılı kom-o us ü upozisyon analazi sonucunda germanosilikat dielektrikleri tümleşik optik uygula-u smaları işin en uygun malzemeler olarak tespit edildi. Prizma şiftlemesi yüntemic c oile germanosilikat düzlemsel dalga kılavuzlarında ilk defa farklı kırılma indisliumalzemeler işin karşılaştırmalı optik kayıp ülşumleri yapıldı. Bu şalışma net-c ss o cü csicesinde literatürde ısıl olarak tavlanmamış λ = 1.55 µm dalga boyunda en düşuku s usükayıplı duzlemsel dalga kılavuzları elde edildi.Prizma şiftlemesi tekniğinin geliştirilmesi ile polimerler gibi yumuşakc g s smalzemelerin elesto-optik üzelliklerinin ülşulebilmesi sağlanmıştır. Bu yenio o cü g syüntem ile eşzamanlı olarak yapılan farklı yünlü optik indis ülşumleri ve dikeyo s ou o cüyünlü mekanik sabit ülşumleri kullanılarak, ince polimer tabakaların elasto-optikou o cükatsayıları bulunabilmiştir.sGermanosilikat dielektriklerinin electro-optik üzelliklerini arttırmak hedefi ileoPECVD yüntemi ile yapılan büyütme koşulları ile ısıl kutuplama şartları optimizeo uu s sedildi. Bunun sonucunda şu ana kadar silika cam tabanlı malzemelerde edilmişs sdoğrusal olmayan en büyük katsayının iki katı elde edildi.g uuSon olarak, germanosilikatlara dayalı tümleşik optik aygıtlar uretildi. Bunlaru s üviviiarasında ilk olarak tek kipli dalga kılavuzları uretilip incelendi. Calışmanın so-ü şsnunda germanosilikatlara dayalı halka şınnaş aygıtları tasarlandı, optimizasyonc cşalışmasını müteakip üzellikleri ülşuldü.cs u o o cü uAnahtar süzcükler : Tümleşik optik, Silisyum dielektrikler, Silisyum oksit, Sil-ou u sisyum oksinitrat, Germanium, Germanosilikat, PECVD, FTIR, Dalga Kılavuzu,Optik soğurma, Prizma şiftlemesi, Elastik katsayı, Elasto-optik katsayı, Doğrusalg c golmayan katsayı, Electro-optik katsayı, Isıl tavlama, Halka şınlaş.c c

Özet (Çeviri)

In recent years, growing attention has been paid to silicon based dielectrics, suchas silicon oxynitrides, silicon nitrides, and semiconductor doped silicon oxides, allcombined under the name silica on silicon technology. This attention has beenmotivated mainly due to their excellent optical properties such as well controlledrefractive index and high transparency over a wide range of wavelength.In accordance with the main goal of this study that relied on the utilization ofsilicon based dielectrics and their optimization for applications in integrated op-tics, an emphasis was given to optimize the compositional and optical propertiesof these materials. A detailed quantitative compositional analysis using Fouriertransform infrared spectroscopy resulted in identification of the germanosilicatedielectrics as the most promising candidates for use in integrated optics. Thefirst reported systematic study of propagation losses for different-index planarwaveguides by using prism coupling method was correlated with the composi-tional analysis. This study had an important outcome for planar waveguidesfabricated with germanosilicate core layers resulting in the lowest propagationloss values reported so far for as deposited CVD-grown films at λ=1.55 µm, elim-inating the need for costly and cumbersome annealing process.An improvement of the prism coupling technique led to a new approach forelasto-optic characterization of thin polymer films. This completely new methodallows one to determine the optical anisotropy and out-of-plane mechanical prop-erties and to correlate both in order to obtain the elasto-optical properties of thinpolymer films, for the first time.Of interest as potential electro-optic material, we have concentrated on ther-mally poled germanosilicate films deposited on fused-silica substrates by PECVD.ivvAs a result of an optimization study, we demonstrated a record peak nonlinearcoefficient of ∼1.6 pm/V, approximately twice as strong as the highest reliablevalue reported in a thermally poled fused silica glass.Finally, we have demonstrated several applications of this technology in thefield of integrated optics. Since optical waveguides constitute the building blocksof many integrated optical devices, we had first concentrated on design and opti-mization of waveguides employing germanosilicates as the core layers. The finalstep of our work concentrated on design and implementation of microring res-onator devices based on germanosilicate layers.

Benzer Tezler

  1. Yüksek curie sıcaklığına sahip kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of high curie temperature lead-free piezoelectric ceramics

    ELİF BEYZA ZORLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZGÜL

  2. Metal-organik-yarı iletken yapıların arayüzey özelliklerinin belirlenmesi

    Investigation of interface properties of metal-organic semiconductor structures

    ARDEN ERKOL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÇİĞDEM ORUÇ

  3. Boru ve profil geometrilerindeki Al 6061 alüminyum alaşımına mikro ark oksidasyon kaplama uygulamaları

    Micro arc oxidation coating applications on Al 6061 aluminium alloy in pipe and profile geometries

    FURKAN YAŞA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ FAİZ MUHAFFEL

  4. a-SiOx:H ve kristal silisyumdan (c-Si) oluşan a-SiOx:H/c-Si heteroeklem güneş pillerinin fabrikasyonunu ve karakterizasyonu

    The characterisation and fabrication of a-SiOx:H/c-Si heterojunction solar cells

    OKAN YILMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ORHAN ÖZDEMİR

    DOÇ. DR. ALP OSMAN KODOLBAŞ

  5. Plasmonically enhanced silicon infrared schottky detector

    Plazmonik yapılarla geliştirilmiş silikon kızılötesi schottky algılayıcı

    KAZIM GÜRKAN POLAT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY