Geri Dön

Single-mode engineering in semiconductor lasers using parity-time-symmetry and coupled-cavity structures

Parite-zaman-simetrisi ve bağlaşık-kovuk yapıları kullanarak yarı iletkenler lazerlerde tek-kip mühendisliği

  1. Tez No: 684419
  2. Yazar: ENES ŞEKER
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Science and Technology, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 83

Özet

Yüksek güçlü tek uzaysal kipli yarı iletken lazerler, optik iletişim, malzeme işleme ve tek-kipli optik fiberlerin pompalanması dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için ilgi çekicidir. Tipik indis-kılavuzlu sırt dalga kılavuzlu lazerlerde tek-kipli lazerin çıkış gücü, yüksek dereceli optik kipleri kesmek için gereken dalga kılavuzu genişliği ile sınırlıdır. Çıkış gücü sınırlamasını aşabilmek için, geleneksel teknikler, yeni kipler eklemeden temel kip boyutunu artıran yapılara dayanır. Bu yöntemler, rakip kiplere kayıplar vererek ve tek kipli çalışmayı zorlayarak yanal mod ayrımcılığına dayanır. Geleneksel yöntemlerin aksine, çalışmamız parite-zaman-simetrisi (PTS) ve bağlaşık-kovuk (CC) kavramlarının kullanılmasına dayanmaktadır. Bu iki yaklaşımdan yararlanarak, geniş ve çok-kipli dalga kılavuzu yapılarında tek-kipli lazer çıkışı elde etmeyi amaçladık. PTS lazer, bağlaşımlı iki dalga kılavuzuna dayanmaktadır. Her dalga kılavuzundaki kazancı ve kaybı elektriksel olarak ayarlayarak, tek-kipli çıkış elde etmek için optik kipler manipüle edilir. Öte yandan, CC yaklaşımı, kenar ışımalı lazer diyotlarda tek-kipli çalışmayı gerçekleştirmek için rezonansla eşleşmiş dalga kılavuzlarına dayanmaktadır. PTS yönteminin aksine, CC lazerler, kaybı bir elektrikli pompa ile ayarlamak yerine kaybı sağlamak için pompalanmamış bir dalga kılavuzuna sahiptir. Bu amaç doğrultusunda, bu tezde cihaz tasarım parametreleri nümerik simülasyonlarla detaylı bir şekilde analiz edilmiş, PTS ve CC yöntemleri için duyarlılıkları araştırılmıştır. Üretim ve test çalışmalarını tamamlayarak, hem PTS hem de CC yapıları için tek-kipli operasyonla sonuçlanan kenar ışımalı lazerler elde ettik. Sonuçlar gelecekteki araştırmalar ve endüstriyel uygulamalar için umut vericidir.

Özet (Çeviri)

High power single spatial mode semiconductor lasers are of interest for various applications, including optical communication, material processing, and pumping single-mode optical fibers. The output power of a typical index guided ridge waveguide single-mode laser is limited by its narrow waveguide width required to cut off higher-order optical modes. To overcome the output power limitation, conventional techniques rely on structures increasing the mode size without introducing new modes. These methods are based on lateral mode discrimination in a single waveguide to enforce single-mode operation. In contrast to the conventional methods, our work utilizes the concept of parity-time-symmetry (PTS) and coupled-cavity (CC) structures. By exploiting these two approaches, we employ multi-mode waveguides to achieve single-mode lasing in edge-emitting laser diodes. The PTS laser is based on coupling two identical waveguides. By electrically tuning the gain and loss in each waveguide, the optical modes are manipulated to realize a single-mode operation. On the other hand, the CC approach is based on the resonant coupling of waveguides with different widths to realize single-mode operation. In contrast to the PTS method, CC lasers have an unpumped waveguide to introduce loss instead of tuning the loss with an electrical pump. Towards this goal, the design parameters are numerically explored by detailed optical simulations, and their sensitivities are investigated for PTS and CC methods. I fabricated and experimentally demonstrated the control of the optical mode profiles promising single-mode operation for PTS and CC structures. The results are encouraging for future research and industrial applications.

Benzer Tezler

  1. Linux ortamında ATM (asenkron iletim metodu) uygulaması

    ATM (asynchronous transfer mode) application on linux

    METEHAN SARAÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. A. COŞKUN SÖNMEZ

  2. Dalga kılavuzu entegreli grafen – SOI tabanlı fotodiyot üretimi ve karakterizasyonu

    The fabrication and characterization of waveguide integrated graphene - SOI based photodiode

    ELANUR SEVEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Mühendislik BilimleriAtatürk Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL

    PROF. DR. ELİF ORHAN

  3. Ultrashort pulse generation by gain switching

    Kazanç anahtarlama yöntemi ile çok kısa süreli darbe üretimi

    MUHİTTİN SAYIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1993

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SADETTİN ÖZYAZICI

  4. Modulation response of A 1.55 mm InGaAsP semiconductor laser diode

    Yarı iletken 1.55 mm InGaAsP lazer diyodunun modülasyon tepkisi

    M.EMİN TAĞLUK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    DOÇ. DR. M. S. ÖZYAZICI