Laser-induced refractive index and birefringence control in silicon with advanced spatial laser modulation
Gelişmiş lazer demeti desenlendirme yöntemleri ile silisyum içerisinde kırıcılık indisi ve çift kırılma kontrolü
- Tez No: 880090
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR TOKEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Madde içerisinde doğrusal olmayan ışık etkileşimlerinden faydalanılması, optik özellikler üzerinde kontrol sağlanması ve üç-boyutta işlevselleştirme açısından özgün kabiliyetler sunmaktadır. Silisyum (Si), elektronik, fotonik ve fotovoltaik için kritik bir malzeme olmakla birlikte, bu teknolojiler, son zamanlara kadar madde yüzeyi ile limitliydi. Mercek, optik ızgara, dalga kılavuzu ve hologramlar gibi son teknoloji optik elemanlar, nanosaniye lazer atımları ile yonganın derinliklerine, yüzeylere zarar vermeden üretilebildi. Bu üç-boyutlu fabrikasyon yöntemi, daha önce mümkün olmayan optik kabiliyetlerin üretimi ve elektronik-fotonik endüstrilerinde sonraki seviye entegrasyonu olanak sağlama potansiyeline sahiptir. Bu amaçla, gelişmiş fotonik işlevlerde kullanılması için madde gövdesinde optik karakterizasyon kabiliyeti gereklidir. Bu tezde, Si içerisinde ilk dalga-plakasına yol açan, özgün hacimsel karakterizasyon yöntemleri geliştirdik. Öncelikle bir faz mikroskobu kurduk ve olası hata kaynakları ve sıkı deneysel şartlar altında faz görüntülemesine olanak sağlayan bir algoritma geliştirdik [Saltik et al. Journal of Optics 26, 035604 (2024).]. Kırıcılık indisi karakterizasyon yeteneği yeni optik etkiler keşfetmemize de olanak sağladı. Faz mikroskobunun da kullanılmasıyla bir analitik stres modeli geliştirdik ve silisyum içerisinde lazer ile yazılan ilk dalga plakalarını gösterdik [Saltik, et al. Optics Letters 49, 49 (2024).]. Son aşama olarak, Airy, vorteks ve Bessel demetleri dahil olmak üzere, desenlendirilmiş lazer demetleri ile yeni fabrikasyon mimarilerini araştırdık [Sabet, et al., Nature Communications 15, 5786 (2024)].
Özet (Çeviri)
Exploiting nonlinear laser interactions within materials offers unique capabilities for exerting control on the optical properties, which can then be converted into three-dimensional (3D) functionality. Silicon (Si), a material critical for electronics, photonics, and photovoltaics technologies, was limited to surface applications until recently. Nanosecond laser pulses were used to create state-of-the-art optical elements, including lenses, gratings, waveguides, and holograms deep within the wafer, without altering the surface. This 3D fabrication paradigm has the potential to enable previously impossible optical capabilities and further integration of photonics and electronics industries. Towards this goal, one needs optical characterization capabilities within the bulk, which can then be leveraged for advanced photonic functionality. In this thesis, we developed novel methods for volumetric characterization, leading to the creation of the first wave-plate optics inside Si. We first built a phase microscope and developed an algorithm to enable phase imaging under general error sources and stringent experimental constraints [Saltik et al. Journal of Optics 26, 035604 (2024).]. The refractive index evaluation capability enabled us to discover a new optical effect, stress-induced birefringence within the bulk of Si. We developed an analytical stress model, which we combined with phase microscopy, to introduce the first laser-written wave plates to the bulk of Si [Saltik, et al. Optics Letters 49, 49 (2024).]. Further, we explored new fabrication architectures with spatially-modulated lasers, using vortex, Airy, and Bessel-type beam profiles. Finally, we apply the phase imaging capability to characterize emerging Bessel-beam written structures [Sabet, et al., Nature Communications 15, 5786 (2024)].
Benzer Tezler
- Silindirik odaklı lazer hüzmeleri ile yüzey temizleme ve cam işleme çalışmaları
Surface cleaning and glass processing studies with cylindrical focused laser beam
TUĞBA TUNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
- Numerical and experimental investigation on laser damage threshold of highly reflective multilayer thin films
Çok katmanlı yüksek yansıtıcı özellikli ince filmlerin lazer hasar eşiğinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
MUSTAFA OCAK
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT SERT
DOÇ. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
- Dispersion and waveguiding of ultraslow light in atomic Bose-Einstein condensates
Atomik Bose-Einstein yoğuşuk maddesinde ultra yavaş ışığın dağınımı ve dalga kılavuzlanması
DEVRİM TARHAN
Doktora
İngilizce
2007
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. NAZMİ POSTACIOĞLU
DOÇ.DR. ÖZGÜR MÜSTECAPLIOĞLU
- Simulating atmospheric turbulence using a bubble model for free space optical communication links
Serbest-uzay optik iletişim hatları için baloncuk modeli kullanarak atmosferik çalkantıların benzeştirimi
DEMET YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HEBA YÜKSEL
- Reduced hardware complexity for viscosity measurements by optical knife-edge detection on micropillar-based microfluidic chips
Mikrosütun tabanlı mikroakışkan çipler üzerindeki optik bıçak kenarı tespiti ile viskozite ölçümleri için azaltılmış donanım karmaşıklığı
EZGİ ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU