Optical tuning of the whispering gallery modes of a silicon microsphere
Silikon mikrokürelerde fısıldayan galeri kiplerinin optik uyarım ile kontrolu
- Tez No: 397265
- Danışmanlar: Prof. Dr. ALİ SERPENGÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Optoelektronik ve Fotonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Silicon being a choice for semiconductor industry for past many decades has shown great importance in integrating photonics with complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology. In recent years, whispering gallery mode (WGM) resonators have been studied extensively for many photonics applications like optical filters, modulators, resonators, amplifiers, and phase shifters. Thus WGM resonators can be used towards realization of all optical functional devices. Here, in this work, we have performed the optical tuning of WGMs of a silicon microsphere of radius 500 µm at 1427 nm. The optical tuning of the WGMS is achieved by modulating the refractive index of the silicon with a pump laser at 405 nm, causing a red shift of the resonances. WGMs with a mode spacing of ∆λ = 0.23 nm and quality factors of ~60000 have been observed. For an unfocused continuous wave (CW) pump illumination at 405 nm, a red shift of 13.5 pm and with focused pump laser beam, a red shift of 24.5 pm is observed. Further, a red shift of 40 pm is observed, when an unfocused 8 Hz 80% duty cycle pulsed pump laser is applied to the silicon microsphere. The observed red shift in the WGMs is due to the thermo-optical effect in silicon in response to slow modulation of the refractive index of silicon by pump laser.
Özet (Çeviri)
Geçtiğimiz yüzyılda silikon maddesi, yarı-iletken endüstrisi için temel bir malzeme haline gelmiş ve fotonik alanında da CMOS teknolojisi ile birlikte kullanılacağı ön görülmüştür. Geçtiğimiz yıllarda ise fısıldayan galeri kipleri (WGM) optik çınlaçları, optik filtreler, modülatörler, yükselticiler ve faz yöneticileri gibi birçok farklı fotonik uygulamasında yer bulmuştur. Buna göre, WGM çınlaçları CMOS teknolojisi ile birlikte kullanılarak tümleşik optik cihazların üretiminde yer alabilir. Bu tezde, 1427 nm dalga boyunda çalışan 500 µm yarı çaplı silikon WGM çınlaçlarının ürettiği WGM çınlamaları, 405 nm dalga boyunda çalışan bir pompa lazeri kullanılarak kırmızıya doğru kaydırılmıştır. Elde edilen WGM kırmızıya kaymaları, silikon kürelerdeki pompa lazerinin etkisi ile ortaya çıkan termo-optik etkiye (TOE) dayanmaktadır. Silikon küresel çınlaçların karakterize edilmesi amacıyla bir ölçüm düzeneği kurulmuş ve kip aralığı ∆λ = 0.23 nm ve kalite faktörü Q ≈ 60000 olan WGM kipleri gözlemlenmiştir. Bu adımdan sonra pompa-ölçüm deney düzeneğine geçilmiştir. Bu düzenekte, 405 nm dalga boyunda çalışan odaklanmamış sürekli dalga (CW) pompa uyarımı kullanılarak silikon küre WGM izgesinde 13.5 pm kırmızıya kayma ve odaklanmış pompa uyarımı ile 24.5 pm kırmızıya kayma gözlemlenmiştir. Ek olarak, pompa lazeri 8 Hz frekansında % 80 çevrim ile uyarım yaptığında WGM kiplerinde 40 pm'ye kadar WGM kayması da elde edilmiştir. Sonuçlara göre, silikon kürelerde WGM optik çınlamalarının yine optik yoluyla kontrol edilebileceği ortaya konulmuştur. Deney düzeneği ve analizlere göre silikon mikro kürelerin ultra hızlı optik anahtarlama alanında uygulama bulacağı öngörülmektedir.
Benzer Tezler
- All optical switching in silicon microspheres
Silisyum mikro-yuvarlarda optik anahtarlama
FARHAN AZEEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiOptoelektronik ve Fotonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ SERPENGÜZEL
- Spectral tuning of liquid microdroplets standing on a superhydrophobic surface by using a focused infrared laser or electrowetting
Su tutmayan yüzey üzerinde duran sıvı mikrodamlacıkların odaklanmış kızılötesi lazer veya elektroıslatma kullanılarak spektral taranması
YASİN KARADAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ALPER KİRAZ
- Ultrahigh resolution optical spectroscopy of liquid microdroplets using tapered optical fiber waveguides
Süperhidrofobik yüzey üzerinde duran sıvı mikrodamlaların inceltilmiş optik fiber ile ultrayüksek çözünürlükte optik spekstroskopisi
YASİN KARADAĞ
Doktora
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER KİRAZ
- Potential of microdroplet lasers for optofluidic biosensing applications
Mikrodamla lazerlerin olası opto-akışkan biyoalgılama uygulamaları
MEHDİ AAS
- Tuning the resonances of high q-factor whispering gallery mode resonators for optoelectronic applications
Optoelektronik uygulamalar için yüksek k-faktörlü optik mikrorezonatörlerin rezonant modlarinin değiştirilmesi
ERSİN HÜSEYİNOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BÜLEND ORTAÇ
DR. AYKUTLU DANA