Design and optimization of broadband silicon photonic devices
Geniş bantlı silisyum fotonik aygıtların tasarımı ve optimizasyonu
- Tez No: 816816
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİR SALİH MAĞDEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Fotonik sistemlerin bir çip üzerinde entegrasyonu, performansı, işlevselliği ve güvenilirliği artırmaktadır. Fotonik entegre devrelerin oluşturulması için çeşitli malzeme platformları mevcuttur, ancak silisyum mevcut üretim teknolojileriyle uyumlu olması ve yüksek kırılma indisi farkı nedeniyle öne çıkar. Bu özellikler mikrometre-altı dalga kılavuzlarının elde edilmesini ve optik fonksiyonların yoğun bir şekilde entegrasyonunu düşük maliyet ve güvenilir üretimle birleştirir. Silisyum fotonik teknolojisi, yüksek hızlı iletişim uygulamalarında etkinliğini zaten kanıtlamış olsa da potansiyeli bunun ötesine uzanır. LIDAR, fotonik anahtarlama, hesaplama ve algılama gibi çeşitli uygulamalar için umut vaat etmektedir, bu da geniş bir uygulama yelpazesi sunan çok yönlü bir teknoloji olduğunu gösterir. Sonuç olarak, bu uygulamaların spesifik gereksinimlerini karşılamak için silisyum platformunda verimli ve yenilikçi fotonik yapı taşlarına olan talep artmaktadır. Bu tez, fotonik entegre devreler için özel olarak tasarlanmış ileri düzey fotonik aygıtların geliştirilmesine odaklanmaktadır. İlk bölümde, optimize edilmiş hızlı adiabatik dalga kılavuzları kullanarak istenilen bant genişliklerinde tasarlanabilen kompakt silisyum fotonik filtrelerin tasarımı ve deneysel gösterimi sunulmaktadır. Bugüne kadar rapor edilen en geniş bant genişliklerine sahip olan bu aygıtlar, yüksek verimli iletişim ve ultra geniş bant algılama uygulamalarında kullanılabilir. Ardından, yüksek performanslı, çok fonksiyonlu fotonik aygıtların hızlı tasarımını sağlayan yeni bir derin fotonik ağ mimarisi tanıtılmaktadır. Geniş bir bant üzerinde keyfi bir dağılım profiline sahip bir kavram kanıtlama aygıtı gösterilir. Son olarak, gerçek üretim sürecinin etkilerini hesaba katmak için derin fotonik ağ mimarisinden faydalanan ve üretim varyasyonlarından etkilenmeyen bir aygıt tasarımı konsepti sunulmaktadır. Genel olarak, bu çalışma, çeşitli uygulamalar için yüksek performanslı ve çok yönlü silisyum fotonik sistemlerinin geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The integration of photonic systems on a chip offers enhanced performance, functionality, and reliability. While there are various material platforms available for constructing photonic integrated circuits, silicon stands out due to its compatibility with existing fabrication technologies and its high refractive index contrast. These features enable sub-micrometer waveguide scaling and dense packing of optical functions, combined with cost-effective and reliable manufacturing processes. Silicon photonics has already demonstrated its effectiveness in high-speed communication applications, but its potential reaches far beyond that. It shows promise for diverse applications like LIDAR, photonic switching, computing, and sensing, making it a versatile technology with a wide range of possibilities. Consequently, there is a growing demand for efficient and innovative photonic building blocks on the silicon platform to meet the specific requirements of these applications. This thesis focuses on the development of advanced photonic devices tailored for photonic integrated circuits. The first part presents the design and experimental demonstration of compact silicon photonic filters using optimized fast adiabatic waveguides, enabling arbitrarily wide bandwidths. These devices, with the widest bandwidths reported to date, find applications in high-throughput communications and ultra-broadband sensing. Subsequently, a novel deep photonics network architecture is introduced, enabling the rapid design of high-performance, multi-functional photonic devices. A proof-of-concept device with an arbitrary dispersion profile over a wide bandwidth is demonstrated. Lastly, a fabrication variation-aware device design concept is presented, utilizing the deep photonic network architecture to account for the effects of the actual fabrication process. Overall, this work contributes to the development of high-performance and versatile silicon photonic systems for a range of applications.
Benzer Tezler
- Yüksek dinamik aralıklı, Si-Ge tranzistorlu, 8-11GHz simetrik sürümlü B sınıfı kuvvetlendirici tasarımı
High dynamic range 8-11GHz push-pull class B amplifier with SiGe transistor technology
HİLAL HİLYE CANBEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜRVET KIRCI
- Spectral and spatial control of broadband light using wavefront shaping
Dalga önü şekillendirme ile geniş bant ışığın spektral ve uzaysal kontrolü
ALİM YOLALMAZ
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE YÜCE
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Orta kızılötesi elektro optik uygulamalar için geniş bant anti yansıtıcı kaplamaların tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of broad band anti reflective coatings for mid wave infrared electro optical applications
ADEM YENİSOY
Doktora
Türkçe
2019
Astronomi ve Uzay BilimleriAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
- Geniş bant hafif horn anten tasarımı
Design of broadband lightweight antenna
FİKRİYE ÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UFUK ÖZKAYA
DOÇ. DR. AHMET ÖNCÜ
- Design and optimization of next generation mobile smart antenna
Gelecek kuşak akıllı antenlerin tasarım ve optimizasyonu
SHOKHAN ALI OMAR OMAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET KAYA