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
- Tez No: 684419
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Bilim ve Teknoloji, Electrical and Electronics Engineering, Science and Technology
- 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 Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- High-power single-mode semiconductor laser via non-hermitian spatial mode filtering
Hermitsel olmayan uzamsal mod filtreleme ile yüksek güçlü tek modlu yarı iletken lazer
ECE KARABEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH DEMİR
- Linux ortamında ATM (asenkron iletim metodu) uygulaması
ATM (asynchronous transfer mode) application on linux
METEHAN SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. A. COŞKUN SÖNMEZ
- 3um N-kuyu CMOS teknolojisi ile test kırmığı tasarımı ve tranzistor eşik gerilimi ayarı
Test chip design for 3 um N-well CMOS fabrication technology and threshold voltage adjustment
ZEYNEP D. TOROS
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. DURAN LEBLEBİCİ
- Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices
Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru
BETÜL TEYMUR
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiDuke UnıversıtyMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ
- 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
2021
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
PROF. DR. ELİF ORHAN