Silicon based dielectrics: Growth, characterization, and applications in integrated optics
Silisyum tabanlı dielektrikler: Tümleşik optikte kullanıma yönelik büyütme ve inceleme
- Tez No: 199018
- Danışmanlar: PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Integrated optics, Silicon dielectrics, Silicon oxide, Silicon oxynitride, Germanium, Germanosilicate, PECVD, FTIR, Waveguide, Optical absorption, Prism coupling, Elastic modulus, Elasto-optic coeï¬cient, Birefringence, Nonlin-earity, Electro-optic coeï¬cient, Thermal poling, Ring resonator
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Silisyum tabanlı dielektriklerin ustün optik üzellikleri ve kırılma indislerinin genişüu o saralıkta ayarlanabilirliği bu malzemelerin tümleşik optikte kullanılmasına yünelikg u s oşalışmalarda büyük ilgi şekmesine neden olmaktadır.cs uu cBu şalışmada silisyum tabanlı dielektriklerin tumleşik optik aygıtlarda kul-cs slanımları amaşlanarak optik üzellikleri ve kompozisyonları incelenip optimizec oedildi. Fourier dünüşumlü spektroskopi kullanılarak yapılan ayrıntılı kom-o us ü upozisyon analazi sonucunda germanosilikat dielektrikleri tümleşik optik uygula-u smaları işin en uygun malzemeler olarak tespit edildi. Prizma şiftlemesi yüntemic c oile germanosilikat düzlemsel dalga kılavuzlarında ilk defa farklı kırılma indisliumalzemeler işin karşılaştırmalı optik kayıp ülşumleri yapıldı. Bu şalışma net-c ss o cü csicesinde literatürde ısıl olarak tavlanmamış λ = 1.55 µm dalga boyunda en düşuku s usükayıplı duzlemsel dalga kılavuzları elde edildi.Prizma şiftlemesi tekniğinin geliştirilmesi ile polimerler gibi yumuşakc g s smalzemelerin elesto-optik üzelliklerinin ülşulebilmesi sağlanmıştır. Bu yenio o cü g syüntem ile eşzamanlı olarak yapılan farklı yünlü optik indis ülşumleri ve dikeyo s ou o cüyünlü mekanik sabit ülşumleri kullanılarak, ince polimer tabakaların elasto-optikou o cükatsayıları bulunabilmiştir.sGermanosilikat dielektriklerinin electro-optik üzelliklerini arttırmak hedeï¬ ileoPECVD yüntemi ile yapılan büyütme koşulları ile ısıl kutuplama şartları optimizeo uu s sedildi. Bunun sonucunda şu ana kadar silika cam tabanlı malzemelerde edilmişs sdoğrusal olmayan en büyük katsayının iki katı elde edildi.g uuSon olarak, germanosilikatlara dayalı tümleşik optik aygıtlar uretildi. Bunlaru s üviviiarasında ilk olarak tek kipli dalga kılavuzları uretilip incelendi. Calışmanın so-ü şsnunda germanosilikatlara dayalı halka şınnaş aygıtları tasarlandı, optimizasyonc cşalışmasını müteakip üzellikleri ülşuldü.cs u o o cü uAnahtar süzcükler : Tümleşik optik, Silisyum dielektrikler, Silisyum oksit, Sil-ou u sisyum oksinitrat, Germanium, Germanosilikat, PECVD, FTIR, Dalga Kılavuzu,Optik soğurma, Prizma şiftlemesi, Elastik katsayı, Elasto-optik katsayı, Doğrusalg c golmayan katsayı, Electro-optik katsayı, Isıl tavlama, Halka şınlaş.c c
Özet (Çeviri)
In recent years, growing attention has been paid to silicon based dielectrics, suchas silicon oxynitrides, silicon nitrides, and semiconductor doped silicon oxides, allcombined under the name silica on silicon technology. This attention has beenmotivated mainly due to their excellent optical properties such as well controlledrefractive index and high transparency over a wide range of wavelength.In accordance with the main goal of this study that relied on the utilization ofsilicon based dielectrics and their optimization for applications in integrated op-tics, an emphasis was given to optimize the compositional and optical propertiesof these materials. A detailed quantitative compositional analysis using Fouriertransform infrared spectroscopy resulted in identiï¬cation of the germanosilicatedielectrics as the most promising candidates for use in integrated optics. Theï¬rst reported systematic study of propagation losses for diï¬erent-index planarwaveguides by using prism coupling method was correlated with the composi-tional analysis. This study had an important outcome for planar waveguidesfabricated with germanosilicate core layers resulting in the lowest propagationloss values reported so far for as deposited CVD-grown ï¬lms at λ=1.55 µm, elim-inating the need for costly and cumbersome annealing process.An improvement of the prism coupling technique led to a new approach forelasto-optic characterization of thin polymer ï¬lms. This completely new methodallows one to determine the optical anisotropy and out-of-plane mechanical prop-erties and to correlate both in order to obtain the elasto-optical properties of thinpolymer ï¬lms, for the ï¬rst time.Of interest as potential electro-optic material, we have concentrated on ther-mally poled germanosilicate ï¬lms deposited on fused-silica substrates by PECVD.ivvAs a result of an optimization study, we demonstrated a record peak nonlinearcoeï¬cient of â¼1.6 pm/V, approximately twice as strong as the highest reliablevalue reported in a thermally poled fused silica glass.Finally, we have demonstrated several applications of this technology in theï¬eld of integrated optics. Since optical waveguides constitute the building blocksof many integrated optical devices, we had ï¬rst concentrated on design and opti-mization of waveguides employing germanosilicates as the core layers. The ï¬nalstep of our work concentrated on design and implementation of microring res-onator devices based on germanosilicate layers.
Benzer Tezler
- Silisyum dioksit depozisyon sistemi
Silicon dioxide deposition system
BARBAROS ŞEKERKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. DURAN LEBLEBİCİ
- Elektret davranışları ve uygulamaları
Electret behaviours and its applications
AYKUT ÖZTAYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Seydişehir alüminasında kalıplamayla seramik malzemelerin üretilmesi
Başlık çevirisi yok
TURAN TAMBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR ÖZGEN
- Analyset of silicon based thin films by fourier transfer infrared spectroscopy
Silikon tabanlı yarı iletken filmlerin kızılötesi spectrometre ile analizi
ÖZCAN BAZKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM KATIRCIOĞLU