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Type of Publication: | Dissertation |
URI (citable link): | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:352-opus-9438 |
Author: | Kramper, Patrick |
Year of publication: | 2002 |
Title in another language: | Microscopy and Spectroscopy on Photonic Crystal: Confinement of Light to Subwavelength Regions |
Summary: |
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die optische Untersuchung von
photonischen Kristallen mit gezielt eingefügten Defekten. Dazu wurde eine neuartige Methode entwickelt, die es durch eine Kombination von Spektroskopie und Nahfeldoptik erlaubt, die stark wellenlängenabhängigen Eigenschaften der Strukturen mit hoher räumlicher Auflösung zu untersuchen. Untersucht wurden fundamentale Defektstrukturen, die für die Verwirklichung von integrierten optischen Schaltkreisen von großer Bedeutung sind: Punkt- und Liniendefekte. Erstere stellen Resonatoren dar, die Licht auf kleinsten Volumina einschließen können und Liniendefekte wirken als kleinste Wellenleiter, in die sich weitere Bauelemente wie Knicke oder Strahlteiler einfügen lassen. Die spektral und räumlich stark lokalisierten Moden eines Punktdefekt-Mikroresonators wurden mit Hilfe eines weit durchstimmbaren optisch parametrischen Oszillators angeregt. Durch Abrastern einer Faserspitze gegen die Austrittsfläche des photonischen Kristalls konnte die Intensitätsverteilung des transmittierten Lichtes abgebildet werden. Das Wiederholen dieser Messung bei verschiedenen Wellenlängen ergab das Transmissionsspektrum der Struktur. Es enthält zwei scharfe Resonanzen mit Gütefaktoren von 190 und 640. Um die Moden des Resonators abzubilden, wurde eine zweite Nahfeldsonde an die Oberseite des photonischen Kristalls angenähert. Sie entzieht der Resonatormode lokal Energie, so dass durch Abrastern der Oberfläche direkt die Intensitätsverteilung im Resonator abgebildet werden konnte. Die Ausdehnungen der Defektmode liegen deutlich unter einer optischen Wellenlänge. An einer Y-förmigen Struktur konnte nachgewiesen werden, dass sie als hochintegrierter symmetrischer Strahlteiler wirkt. Abstandsabhängige Messungen am Ausgang eines Liniendefekts zeigten, dass der Strahl nach der Struktur weniger stark divergent war, als man von einer entsprechenden Apertur erwarten würde. |
Summary in another language: |
This thesis describes the optical investigation of photonic crystals containing
implemented defects. The highly wavelength dependent properties of the structures have been studied with high spatial resolution using a novel method which combines spectroscopic and near-field optical techniques. Here, fundamental defect structures have been examined, which are of great interest for the realization of integrated optical circuits: point defects and line defects. The former represent resonators, that can confine light to a very small volume and the latter are the smallest optical waveguides that can be realized and into which further elements can be implemented such as bends or beam splitters. The spectrally and spatially highly confined modes of a point defect micro resonator were excited by a widely tunable optical parametric oscillator. By scanning a fiber tip against the exit plane of the photonic crystal the intensity distribution of the transmitted light could be imaged. Repeating this measurement with different wavelengths resulted in the transmission spectrum of the structure. It contains two sharp resonances with quality factors of 190 and 640. In order to image the modes of the resonator, a second near-field probe was approached to the top side of the photonic crystal. It extracts locally energy from the resonator mode, so that by scanning the surface the intensity distribution in the resonator could directly be imaged. The extension of the defect mode is significantly smaller than the optical wavelength. Investigations on a Y-shaped structure showed, that such a configuration works as a highly integrated beam splitter. Distance dependent measurements at the exit of a line defect showed that the beam transmitted by the structure much less divergent than expected from a subwavelength aperture. |
Examination date (for dissertations): | Sep 20, 2002 |
Dissertation note: | Doctoral dissertation, University of Konstanz |
PACS Classification: | 42.50.-p; 42.82.-m; 42.62.-b; 42.70.Qs |
Subject (DDC): | 530 Physics |
Controlled Keywords (GND): | Spektroskopie, Optischer Resonator, Optische Nahfeldmikroskopie |
Keywords: | Photonischer Kristall, Mikroresonator, Punktdefekt, Photonic Crystal, Micro Resonator, Spectroscopy, Optical Near-Field Microscopy |
Link to License: | In Copyright |
KRAMPER, Patrick, 2002. Mikroskopie und Spektroskopie an photonischen Kristallen : Einschluss von Licht auf Subwellenlängen-Bereiche [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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kramper1.pdf | 399 |
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