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Publicação
Amorphous Silicon Photonic Devices.A study regarding the use of amorphous silicon compounds as the waveguiding materials for manufacturing photonic integrated circuits.
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 6.01 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
In the past few decades silicon photonics have experienced enormous evolution due to indus-
try’s large investments and a renovated interest in the research community, fuelled by prom-
ising capabilities of technological advancements similar to the ones we have witnessed since
the 1960’s up to the first decade of 21st century. Meanwhile, photonics has demonstrated that
is able to overcome, if not all, some of the bottlenecks that are currently preventing techno-
logical progress. Photonic devices are power efficient, they are able to assure much wider
bandwidth for data transfer and they tend to be cost effective.
In this dissertation, it will be investigated the design feasibility of implementing dielectric
structures based in the amorphous silicon technology, when integrated in a single device – the
Photonic Integrated Circuit. To that end, these issues will be approached based on state-of-
the-art research literature, simulations of pertinent structures through adequate algorithms or
methods and experimental verification, whenever possible.
The proof of concept will consist of simulations based on numerical methods, conducted
over the individual structures of the device and experimental work regarding the characteriza-
tion of the deposited materials. The architecture’s viability will be assessed through the analysis
of the obtained results, considering the relevant parameters of each individual structure. With
this, it will be provided the main guidelines to design the involved structures and a compre-
hensive understanding of the phenomena supporting propagation, detection capabilities and
coupling of the electromagnetic fields, which are all involved in the implementation of pho-
tonic devices developed with this technology.
Nas últimas décadas temos vindo a testemunhar uma evolução extraordinária na fotónica de silício, devida maioritariamente aos investimentos significativos proporcionados pela indústria e ao renovado interesse da comunidade académica. A perspetiva de um desenvolvimento tec- nológico semelhante ao verificado na última metade do século passado, tem sido a força mo- tora tanto do interesse, como do progresso verificado. Simultaneamente, os dispositivos fotó- nicos têm vindo a demonstrar aspetos funcionais que resolvem, senão todas, pelo menos uma parte importante das limitações tecnológicas atuais. Nomeadamente e para a mesma funcio- nalidade, este tipo de dispositivos apresentam-se como mais eficientes energeticamente, ca- pazes de assegurar uma largura de banda superior para o transporte de dados e tendencial- mente menos onerosos economicamente. É objetivo desta dissertação investigar a viabilidade de implementação de uma arquite- tura por camadas dielétricas, baseada na tecnologia de silício amorfo e integrada num único dispositivo – o Circuito Integrado Fotónico. Para tal, irá ser efetuada uma abordagem à temá- tica baseada na análise do estado da arte da literatura relacionada, no desenho e simulação das suas estruturas principais através de métodos ou algoritmos numéricos adequados e na verificação experimental, sempre que haja condições para tal. A prova de conceito irá ser efetuada por simulação das estruturas envolvidas no dispo- sitivo projetado, recorrendo para isso a métodos numéricos e trabalho experimental para a caracterização dos materiais depositados. Os resultados obtidos serão objeto de análise para aferir da viabilidade da arquitetura, tendo em conta os parâmetros mais relevantes de cada uma das estruturas individuais. Assim, irá ser proporcionada uma descrição das diretrizes prin- cipais de desenvolvimento da arquitetura em causa e respetivas estruturas individuais, bem como uma abordagem detalhada aos fenómenos de propagação em meios dielétricos, xvi deteção e acoplamento de campos eletromagnéticos, inerentes às estruturas que são objeto desta investigação.
Nas últimas décadas temos vindo a testemunhar uma evolução extraordinária na fotónica de silício, devida maioritariamente aos investimentos significativos proporcionados pela indústria e ao renovado interesse da comunidade académica. A perspetiva de um desenvolvimento tec- nológico semelhante ao verificado na última metade do século passado, tem sido a força mo- tora tanto do interesse, como do progresso verificado. Simultaneamente, os dispositivos fotó- nicos têm vindo a demonstrar aspetos funcionais que resolvem, senão todas, pelo menos uma parte importante das limitações tecnológicas atuais. Nomeadamente e para a mesma funcio- nalidade, este tipo de dispositivos apresentam-se como mais eficientes energeticamente, ca- pazes de assegurar uma largura de banda superior para o transporte de dados e tendencial- mente menos onerosos economicamente. É objetivo desta dissertação investigar a viabilidade de implementação de uma arquite- tura por camadas dielétricas, baseada na tecnologia de silício amorfo e integrada num único dispositivo – o Circuito Integrado Fotónico. Para tal, irá ser efetuada uma abordagem à temá- tica baseada na análise do estado da arte da literatura relacionada, no desenho e simulação das suas estruturas principais através de métodos ou algoritmos numéricos adequados e na verificação experimental, sempre que haja condições para tal. A prova de conceito irá ser efetuada por simulação das estruturas envolvidas no dispo- sitivo projetado, recorrendo para isso a métodos numéricos e trabalho experimental para a caracterização dos materiais depositados. Os resultados obtidos serão objeto de análise para aferir da viabilidade da arquitetura, tendo em conta os parâmetros mais relevantes de cada uma das estruturas individuais. Assim, irá ser proporcionada uma descrição das diretrizes prin- cipais de desenvolvimento da arquitetura em causa e respetivas estruturas individuais, bem como uma abordagem detalhada aos fenómenos de propagação em meios dielétricos, xvi deteção e acoplamento de campos eletromagnéticos, inerentes às estruturas que são objeto desta investigação.
Descrição
Palavras-chave
Photonic Integrated Circuit Surface Plasmon Resonance Fano Resonance Electro- magnetic Propagation Finite Difference Time Domain Algorithm Beam Propagation Method