Plasmonic stripe waveguide coupler with integrated wavelength division multiplexer
Dalga boyu çözücü ile tümleşik plazmonik dalga kılavuzu kip eşleştirici
- Tez No: 461781
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ŞÜKRÜ EKİN KOCABAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Plazmonik metal yüzeylerdeki serbest elektronların ve elektromanyetik dalgaların etkileşimini inceleyen bir araştırma alanıdır. Yeni tekniklerin ve cihazların icadıyla bu etkileşimlerden faydalanarak ışığı saçılım limitinin altındaki boyutlarda kontrol edebilen nano yapılar geliştirmek mümkündür. Elektronik devrelerle entegrasyon, plazmonik lazerler, biyolojik ve kimyasal sensörler, Raman spektroskopisi(SERS) ve plazmonik lensler sayısı sürekli artan uygulama alanlarından bazılarıdır . Boş uzayda yol alan elektromanyetik dalgaları yüzey plazmon polaritonlarına (YPP) eşleştirmek ve YPP'leri boş uzayda yol alan elektromanyetik dalgalara çevirmek nanofotonik bir çip tasarımında temel hususlardandır. YPP ışın demetlerini istenilen şekilde yönlendirmek ise diğer bir husustur. Genellikle eşleştirme ve yönlendirme nanoboyutlarda aynı nano yapılarla sağlanır. Saçıcı geometrileri, YPP oluşumu optimizasyonu için dizayn ve üretim teknikleri üzerine araştırmalar sürmektedir. Ek olarak saçıcı dizileri kullanan dalga boyu çözücüler geliştirilmiştir. Bu tezdeki amaç farklı dalga boylarına sahip optik sinyalleri altın film üzerinde merkezleri arasındaki uzaklık 4 mikrometre olacak şekilde ayarlanmış 1 mikrometre genişliğe sahip şerit dalga kılavuzlarının kipleri ile eşleştirmektir. Bu amaca ulaşmak için öncelikle belirli bir genlik ve faza sahip YPP demeti uyaran YPP ışınlayıcılar ile deneme yaptık. Ancak bu şekilde şerit dalga kılavuzu kipi ile eşleştiremedik çünkü bu yaklaşımda eşletirilmek istenilen modun genlik ve fazın saçıcının boyutun kullanılan saçıcılar mertebesinde olması gerekiyor. Bunun üzerine farklı bir yöntem kullanmaya karar verdik. Nano yarıklar kullanan daha önceden çalışılmış bir dalga boyu ayrıştırıcı dizaynının yinelemeli algoritmasını değiştirip uygulamaya karar verdik. Farklı dalga boyuna sahip YPP'leri dalga kılavuzu kiplerine eşleştirmek için odak noktalarına plazmonik şerit dalga kılavuzları konmuştur. Bu işlem delta-antenler ve nano yarık dizileriyle tekrarlanması sonucunda delta-antenlerin yaklaşık iki kat daha fazla performans sağladığını gözlemledik.
Özet (Çeviri)
Plasmonics is the research field concerned with the interaction between free electrons on a metal surface and electromagnetic waves. It is possible to design nanostructures which exploit these interactions to manipulate light at the nanoscale -much beyond the diffraction limit- with the advent of new techniques and devices. Integration with electronic circuits, plasmonic lasers, biosensors, chemical sensors, surface-enhanced Raman spectroscopy and plasmonic lenses are among the ever increasing applications of the field. Coupling from free-space electromagnetic waves to surface plasmon polaritons (SPP) and decoupling from SPPs back to free-space electromagnetic waves is one of the main considerations while designing a nanophotonic chip. Directing and routing the generated SPP beams are also another concern, and usually coupling and direction of SPPs are realized with the same structure. These structures are usually an array of scatterers, but a single scatterer might be sufficient. There is on-going research on various scatterer geometries, designs and fabrication techniques to optimize the efficiency of SPP generation. Furthermore, there are various wavelength demultiplexer designs featuring periodic or aperiodic arrays of scatterers. In this thesis the aim is to direct optical signals of different wavelengths to three 1 micrometer wide stripe waveguides whose centers are separated by 4 micrometer at the end of a gold film. To achieve this aim we first experimented with an SPP beam launcher which excites an SPP beam with a predefined amplitude and phase. However, we were unable to couple into the stripe waveguide mode, because this approach is limited in the sense that it cannot accommodate for a variation in the amplitude and phase that are smaller than the dimensions of the scatterer. Thus we decided to use a different method. Moving on to an established wavelength demultiplexer design utilizing nanoslits was the new starting point. After mastering the iterative algorithm stripe waveguides were put at the focal positions to study the coupling of SPPs of different wavelengths into corresponding stripe waveguide modes. Simulations were done for two types of scatterers: delta-antennas and nanoslits. It was observed that owing to the unidirectionality delta-antennas outperformed their nanoslit counterparts in coupling efficiency by nearly two folds. This design may be generalized for different wavelengths and a larger number of focal points.
Benzer Tezler
- Surface plasmon enhanced optical forces in nanostructures and waveguides
Yüzey plazmon ile kuvvetlendirilmiş nanoyapılarda ve dalga kılavuzlarında optik kuvvet
AYBİKE URAL YALÇIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KAAN GÜVEN
- 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
- Plasmonic logic gates at optimum optical communications wavelength
Başlık çevirisi yok
ZAID SAAD HUSSEIN AL-SABEA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAHI ABDU IBRAHIM
- Design and fabrication of resonant nanoantennas on chalcogenide glasses for nonlinear photonic applications
Doğrusal olmayan fotonik uygulamalar için kalkojen camlar üzerinde rezonant nanoanten tasarımı ve üretimi
HÜSEYİN DUMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR
- Probing hot-electron effects in plasmonic surfaces using x-ray photoelectron spectroscopy
Plazmonik yapılarda sıcak elektron etkilerinin x-ışını spektroskopisi metoduyla gözlemlenmesi
ANDI ÇUPALLARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA