Διαμόρφωση παλμού φωτός σε σύστημα ανάκλασης-Διέλευσης με βάση το γραφένιο.
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Βασιλείου, Ηλίας
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Τα τελευταία χρόνια, έχει αυξηθεί το ενδιαφέρον για οπτικές και οπτοηλεκτρονικές τεχνολογικές
εφαρμογές όπου οι διεγερμένοι φορείς χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ή την διαμόρφωση του
φωτός. Διατάξεις οι οποίες εκμεταλλεύονται το φαινόμενο της κορεσμένης απορρόφησης του γραφενίου
θα μπορούσαν να βρουν ευρεία χρήση στην επικοινωνία δεδομένων, στα ηλεκτρονικά υψηλών συχνοτή-
των και σε διάφορες εφαρμογές λέιζερ.
Οι μοναδικές ηλεκτρονικές και οπτικές ιδιότητές του, καθώς και η διέγερση των φορέων στο γραφέ-
νιο παρουσιάζουν συναρπαστικά φυσικά φαινόμενα. Η αλληλεπίδραση φωτός με τους φορείς δημιουργεί
μία εκτός θερμικής ισορροπίας κατανομή, η οποία οδηγεί στο μη-γραμμικό φαινόμενο της κορεσμένης
απορρόφησης. Αυτοί οι εκτός θερμικής ισορροπίας φορείς εν τέλει θερμαίνονται σε χρόνο ( < 100 fs)
σε μία κατανομή Fermi-Dirac σε ανεβασμένη θερμοκρασία, και στη συνέχεια απάγει την θερμότητά
της εκπέμποντας φωνόνια ( < 3 ps). Προσεγγίζουμε το πρόβλημα μέσω της προσέγγισης της αργά-
μεταβαλλόμενης περιβάλλουσας (slowly varying envelope approximation) και λύνουμε τις εξισώσεις που
διέπουν τη δυναμική των φορέων χρησιμοποιώντας το μοντέλο των δύο θερμοκρασιών. Συγκεκριμένα
διερευνούμε τη δυναμική των φορέων υπό ακτινοβόληση με ισχυρούς παλμούς φωτός, χρονικής κλίμακας
των ∼ ps.
Για την ανάπτυξη της εφαρμογής συνδυάζουμε την ελεγχόμενη ηλεκτρο-απορροφητικότητα του
γραφενίου με τον υψηλό παράγοντα ποιότητας Q μιας οπτικής κοιλότητας Bragg, και εκμεταλλευόμαστε
τον μηχανισμό της κρίσιμης σύζευξης σε μήκος κύματος λ ≈ 1550 nm για να ενισχύσουμε την απορρήφη-
ση του γραφενίου, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί σε μη-γραμμικά φαινόμενα. Συνεπώς, το υπό μελέτη
σύστημα σε λειτουργεία ανάκλασης προκαλεί στον εξερχόμενο παλμό να σπάσει σε δύο ή και τρεις
δευτερεύουσες κορυφές, ενώ σε λειτουργία διέλευσης έχει ως αποτέλεσμα ο εξερχόμενος παλμός να
στενέψει ως προς την χρονική του διάρκεια. Αυτή η συμπεριφορά μπορεί να αξιοποιηθεί ως εργαλείο
στην μελέτη της υπερταχείας δυναμικής των φορέων του γραφενίου (∼ fs), μετρώντας την απόκριση των
εξερχόμενων παλμών.
In recent years, there has been an increasing interest in optical and optoelectronic technological applications where hot carriers are utilized to detect or manipulate light. Graphene-enabled saturable absorption systems could find widespread use in data communication, high-frequency electronics, modelocking, and other laser applications. Hot charge carriers in graphene exhibit fascinating physical phenomena. The interaction of light with charge carriers creates an out-of-equilibrium distribution, leading to the nonperturbative nonlinear phenomenon of saturable absorption. These non - equilibrium carriers thermalize on an ultrafast timescale (< 100 fs) to a hot Fermi-Dirac distribution. This distribution subsequently cools down by emitting phonons (< 3 ps). We approach this problem using the Slow-Varying-Envelope Approximation (SVEA) and solve the equations governing graphene’s electronic dynamics with the Two-Temperature Model. Specifically, we investigate graphene’s electron dynamics under high-intensity ps-scale pulses. We combine the electro-absorption tunability of graphene with the high-Q factor of a Bragg photonic cavity to exploit the critical coupling phenomenon at λ ≈ 1550 nm, enhancing graphene’s absorption and leading to nonlinear phenomena. Consequently, the system under investigation in reflection mode causes the incident pulse to break up into two or three secondary peaks (extreme pulse shaping). In transmission mode, it results in a narrower outgoing pulse (pulse shaping). These responses can be utilized as probes
In recent years, there has been an increasing interest in optical and optoelectronic technological applications where hot carriers are utilized to detect or manipulate light. Graphene-enabled saturable absorption systems could find widespread use in data communication, high-frequency electronics, modelocking, and other laser applications. Hot charge carriers in graphene exhibit fascinating physical phenomena. The interaction of light with charge carriers creates an out-of-equilibrium distribution, leading to the nonperturbative nonlinear phenomenon of saturable absorption. These non - equilibrium carriers thermalize on an ultrafast timescale (< 100 fs) to a hot Fermi-Dirac distribution. This distribution subsequently cools down by emitting phonons (< 3 ps). We approach this problem using the Slow-Varying-Envelope Approximation (SVEA) and solve the equations governing graphene’s electronic dynamics with the Two-Temperature Model. Specifically, we investigate graphene’s electron dynamics under high-intensity ps-scale pulses. We combine the electro-absorption tunability of graphene with the high-Q factor of a Bragg photonic cavity to exploit the critical coupling phenomenon at λ ≈ 1550 nm, enhancing graphene’s absorption and leading to nonlinear phenomena. Consequently, the system under investigation in reflection mode causes the incident pulse to break up into two or three secondary peaks (extreme pulse shaping). In transmission mode, it results in a narrower outgoing pulse (pulse shaping). These responses can be utilized as probes
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Γραφένιο, Φωτονικοί κρύσταλλοι, LASER, Οπτικοί διαμορφωτές, Two Temperature Model, Transfer Matrix Method, Critical Coupling Theory, Ημιαγωγοί, Χρόνος χαλάρωσης ηλεκτρονίων, Φωνόνια, Pulse shaping
Θεματική κατηγορία
Φυσική, Υπολογιστική Φυσική, Οπτική, Φυσική Στερεάς Κατάστασης, Στατιστική Φυσική
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Όνομα επιβλέποντος
Λοιδωρίκης, Ελευθέριος
Εξεταστική επιτροπή
Παπαγεωργίου, Δημήτριος
Καλφαγιάννης, Νικόλαος
Καλφαγιάννης, Νικόλαος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
92
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
83
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: CC0 1.0 Universal