Wavelength-scale lithographic vertical-cavity surface-emitting laser (LI-VCSEL)
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 671670
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dikey-kovuklu yüzey-ışımalı lazerler (VCSEL), küçük boyutları, düşük güç tüketimleri, yüksek modülasyon hızları ve düşük maliyetleri nedeniyle optik veri iletişimi ve üç boyutlu algılama için ideal ışık kaynaklarıdır. Daha verimli ve modülasyon hızları yüksek cihazlara karşı sürekli artan talebi karşılamanın anahtarı, kovuk boyutunu dalga boyuna yakın veya daha küçük olacak şekilde ölçeklendirmektir. Mevcut son teknoloji olan ticari oksit-VCSEL teknolojisi, mikro ölçekli kovuk çapları (> 3 µm) için çok başarılı olmuştur, ancak üretim yöntemi daha fazla küçültmek için uygun değildir. Oksit-VCSEL'lerin performansında iyileşme, daha küçük oksit açıklık çapları ile sağlanabilir. Bununla birlikte, oksit tabakasının neden olduğu yüksek termal direnç, özellikle daha küçük boyutlar için cihaz performansını önemli ölçüde düşürür ve bu yöntemi küçültme için güvenilmez hale getirir. Bu çalışmada, enine fotonik ve elektriksel sınırlamanın epitaksiyel büyüme ve litografi ile etkinleştirilebildiği litografik olarak tanımlanmış VCSEL (Li-VCSEL) yöntemini tanıttık ve araştırdık. Enine optik hapsetme, indeks kılavuzluğuyla hapsetmeyi sağlayan kovuk-içi faz-kaydırmalı bir mesa eklenerek elde edildi. Nümerik simülasyon sonuçları, mikron altı boyutlar için bile yüksek kalite faktörleri göstermektedir. Bu boyutlarda tek ve yüksek yoğunluklu dizin lazerlerin gerçekleştirilmesi için ümit vericidir. Üretim aşamaları, alt yarı iletken ayna (DBR) ve kovuk epitaksiyal yapısının büyüttürülmesini, optik litografik süreçler kullanılarak faz-kaydırıcı mesanın tanımlanmasını ve ince film biriktirme teknikleri kullanılarak üst dielektrik aynanın (DBR) biriktirilmesini içerir. Sürekli dalga optik pompalama altında 0,75 ila 2,0 µm arasında değişen mesa çaplarındaki Li-VCSEL'lerden oda sıcaklığında 980 nm civarında lazer ışıması elde ettik ve detaylı karakterizasyonlarını sunduk. Sonuçlar, pratik optoelektronik uygulamalar için elektrikle pompalanan küçük boyutlu lazerlerin gerçekleştirilmesine yönelik önemli bir adım olmuştur.
Özet (Çeviri)
Vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSEL) are the ideal light sources for optical data communication and 3D sensing due to their small size, low power consumption, high-speed modulation, and low cost. The key to meeting the ever-increasing demand for higher efficiency and modulation devices is scaling down the cavities to near- or sub-wavelength sizes. The current state-of-the-art commercial oxide-VCSEL technology has been very successful for micro-scale (>3µm) cavity diameters, but its processing approach is not appropriate for further miniaturization. Improvement in the performance of oxide-VCSELs can be achieved with smaller oxide aperture diameters. However, the high thermal resistance induced by the oxide layer significantly degrades the device performance, especially for the smaller sizes, making this method unreliable for scaling. In this work, we investigated a lithographically defined VCSEL (Li-VCSEL) method in which the transverse photonic and electrical confinement can be enabled by epitaxial growth and lithography. Transverse optical confinement is achieved by introducing an intracavity phase-shifting mesa that provides the confinement by index guiding. Numerical simulation results show high-quality factors even for submicron sizes, which is promising for the realization of submicron size single emitter and high-density array lasers. The fabrication steps include the epitaxial growth of the bottom semiconductor DBR and the cavity, defining the phase-shifting mesa using optical lithographic processes, and the deposition of the top dielectric DBR using thin film deposition techniques. We demonstrated room-temperature lasing around 980 nm from Li-VCSELs with mesa diameters ranging from 0.75 µm to 2.0 µm under continuous-wave optical pumping and presented a detailed characterization of these devices. The results represent a significant step towards the realization of electrically pumped small-size lasers for practical optoelectronics applications.
Benzer Tezler
- Lithographically defined optical micro and nanocavities for enhanced photonic performance
Gelişmiş fotonik performans için litografik olarak tanımlanmış optik mikro ve nano kovuklar
MUHAMMAD SOROUSH SULTANI VALA
Doktora
İngilizce
2025
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR
- Üzüm sularının pastörizasyonu ve kontsantresi sırasında hidroksimetilfurfural oluşumu üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ŞERİFE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN URAL
- Güneş pilleri
Solar cells
ZELİHA TAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA ÖZMEN
- Asetofenon türevlerinde elektroindirgenme ve elektroyükseltgenme gerilimleri ile lumo, homo enerjileri arasındaki bağıntılar
Electrochemical behaviour of acetophenaneand derivatives correlated to fmo energies
ÜLFET ŞANSAL
- Uranyum (VI), toryum (IV), kalay (II) ve kalay (IV) ün schiff bazı komplekslerinin hazırlanması ve yapılarının spektrofotometrik yöntemlerle açıklanması
Preparation of schiff base complexes of uranium (VI), thorium (IV), tın (II) and tın (IV) and determination of their structures by spectrometric methods
YAKUP BARAN