Novel plasmonic devices for nano-photonics applications
Nano-fotonik uygulamalar için yeni plazmonik cihazlar
- Tez No: 336888
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Plazmonik, Fotonik, Metamalzeme, Yarıklı Halka Rezonatörü Yapısı, Grafen, Ayarlanabilen Resonanslar, 3B Doğrudan Yazım, Artırılmış Geçirgenlik, Dalga Boyu Altı Aralık, Plasmonics, Photonics, Metamaterial, Split Ring Resonator (SRR) Structure, Graphene, Tunable Resonances, 3D Direct Writing, Enhanced Transmission, Sub-wavelength Aperture
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
Plazmonik kendine has optik özellikleri olan yeni fotonik cihazların geliştirilmesindeki potansiyeli nedeniyle büyük ilgi çekmektedir. Bu Tez, fotonik uygulamalar için yeni plazmonik cihaz tasarımlarına odaklanmaktadır. Metamalzemelerin elektromanyetik özellikleri tanımlanmakta ve Yarıklı Halka Rezonatörü (YHR) yapısının rezonans mekanizması incelenmektedir. Bunun yanında, YHR temelli yen metamalzeme yapıları çalışılmıştır. YHR rezonanslarından faydalanarak dalga boyu altı aralıktan plazmonik geçirgenlikte önemli oranda artış gözlemlendi. Grafen kullanarak plazmonik rezonansın değişken geçit meyili ile elektriksel ayarlanması gözlemlendi. Aynı zamanda, grafenin elektriksel özellikleri incelendi. Elektriksel geçitli grafen temelli plazmonik yapılar gerçekleştirildi. Ayrıca, yeni fotonik cihazların tasarımı için metamalzemeler kullanıldı ve grafen temelli fotonik cihazlar ile 3B nanoyapıların yeni yayılma özellikleri deneysel olarak çalışıldı ve benzetim ile doğrulandı. Önerilen yapılar tasarlandı, benzetim yapıldı, üretildi ve ölçüldü. Benzetim çalışmaları ve ölçümler benzer sonuçlar verdi ve önerilen yeni yapıların kullanılması ile plazmonik cihazların geçirgenlik özelliklerinde önemli oranda artış gözlemlendi. Çalışmamızda tasarlanan yapıların boyutları gelen dalganın dalga boyundan 10 kat (r/?~0.1) daha küçüktür ve bu sensorler için gereken artırılmış ışık toplanması amacıyla istenmektedir. Ayrıca, çalışmamızdaki YHR'nin plazmonik rezonansının geçit ayarlanması bildiğimiz kadarıyla güncel literatürdeki ilk gösterimdir.
Özet (Çeviri)
Plasmonics have attracted a great deal of interest because of their potential to design novel photonics devices which have unique optical properties. This dissertation focuses on novel plasmonic device designs for photonics applications. Electromagnetic properties of metamaterials are characterized and the resonance mechanism of Split Ring Resonator (SRR) structure is investigated. Furthermore, novel SRR-based metamaterial structures are studied. We demonstrated the significant plasmonic enhancement in the transmission characteristics through a sub-wavelength aperture by utilizing SRR resonances. Electrical tuning of plasmonic resonance with varying gate bias by using graphene is observed. Also, electrical properties of graphene is investigated. Fabrication of electrically gated graphene based plasmonic structures are realized. In addition, we utilized metamaterials to design novel photonic devices and we experimentally studied and numerically verified the novel propagation characteristics of graphene-based photonic devices and 3D nanostructures. The proposed structures are designed, simulated, fabricated and measured. The simulations and experimental results are in good agreement and shows significant enhancement of transmission characteristics of plasmonic devices. The dimensions of the structures that are designed in our work is less than 10 times smaller than the incident wavelength (r/?~0.1) which is a desired property for enhanced light confinement of sensors. Also, the gate tuning of SRR's plasmonic resonance is the first demonstration in the contemporary literature according to our knowledge.
Benzer Tezler
- Plazmonik ve opto-akışkan platformların teorik, hesaplamalı ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
Theoretical, computational and experimental studies on plasmonic and optofluidic platforms
YAĞIZ MOROVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
- Localized plasmon-coupled semiconductor nanocrystal emitters for innovative device applications
Yenilikçi aygıt uygulamaları için lokal plazmon katkılı yarı iletken nanokristal ışıyıcılar
İBRAHİM MURAT SOĞANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Functional nanoplasmonic devices and novel photonic materials
İşlevsel nanoplazmonik aygıtlar ve yeni fotonik malzemeler
ENES BATTAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Cascading and modifying nonradiative energy transfer mechanisms in strong coupling region of plasmons and excitons in semiconductor quantum dots
Yarı iletken kuvantum noktacıklarında plazmon-ekziton güçlü etkileşim alanında ışınımsal olmayan enerji transfer mekanizmalarının sıralandırılması ve değiştirilmesi
ONUR AKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Coupled plasmonic structures for sensing, energy and spectroscopy applications
Eşlenmiş plazmonik yapıların sensör, enerji ve spektroskopi uygulamaları
SENCER AYAS
Doktora
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA