Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/333325
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.CRUESPUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASpt_BR
dc.descriptionOrientador: Newton Cesário Frateschipt_BR
dc.descriptionTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghinpt_BR
dc.format.extent1 recurso online (133 p.) : il., digital, arquivo PDF.pt_BR
dc.format.mimetypeapplication/pdfpt_BR
dc.languageInglêspt_BR
dc.relation.requiresRequisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFpt_BR
dc.typeTESE DIGITALpt_BR
dc.titleErbium-doped aluminum-oxide films for integrated photonics : Filmes de óxido de alumínio dopados com érbio para fotônica integradapt_BR
dc.title.alternativeFilmes de óxido de alumínio dopados com érbio para fotônica integradapt_BR
dc.contributor.authorJarschel, Paulo Felipe, 1985pt_BR
dc.contributor.advisorFrateschi, Newton Cesário, 1962-pt_BR
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de Física Gleb Wataghinpt_BR
dc.contributor.nameofprogramPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.subjectFotônicapt_BR
dc.subjectSilíciopt_BR
dc.subjectÉrbiopt_BR
dc.subjectMicroressonadores (Optoeletrônica)pt_BR
dc.subjectLaserspt_BR
dc.subject.otherlanguagePhotonicsen
dc.subject.otherlanguageSiliconen
dc.subject.otherlanguageErbiumen
dc.subject.otherlanguageMicroresonators (Optoelectronics)en
dc.subject.otherlanguageLasersen
dc.description.abstractResumo: O óxido de Alumínio (Al2O3), ou alumina, é um material que possui um grande potencial para amplificação óptica, devido à alta solubilidade do Érbio nesse meio. Este trabalho apresenta o estudo de aplicações desse material em fotônica integrada, onde amplificação óptica é um tópico de pesquisa importante. Concentrando em Fotônica de Silício, um dos componentes atualmente utilizados no desenvolvimento de dispositivos ópticos integrados, o ressonador em anel, apresenta duas propriedades que encorajam a investigação da amplificação óptica aplicada no mesmo: a relação de troca intrínsica entre o seu fator de qualidade e atenuação óptica, e o comportamento ressonante, que poderia ser equivalente a um amplificador mais longo. Diferentemente da maioria das abordagens, a ideia é empregar um filme de Al2O3 dopado com Er como o revestimento superior de anéis ressonadores de Si fabricados em SOI Foundries. Para estudar essa possibilidade, começamos com uma revisão da motivação para esta pesquisa e da teoria básica necessária para o desenvolvimento de um modelo que descreva a proposta. O próximo passo é o desenvolvimento de um método confiável de fabricação para os filmes, com caracterizações ópticas e da superfície completas, incluindo medidas de fotoluminescência e microscopia de força atômica. Quando aplicados em amostras de anéis ressonadores de Si, aumentos de 2.6 dB nos sinais e 25% nos fatores de qualidades foram medidos, e a redução da perda óptica foi estimada como mais de 3 dB. Estes resultados mostram que com essa técnica, altos fatores de qualidade e dispositivos compactos podem ser obtidos, abrindo novas possibilidades de aplicações em fotônica de Si, onde vários anéis ressonadores podem ser concatenados com uma perda total bastante reduzida. Um estudo adicional com respeito à aplicação destes filmes em materiais III-V também é apresentado, onde a compatibilidade entre lasers de poço quântico de InGaAs/GaAs e os processos de fabricação envolvidos na obtenção do filme são investigados. Os resultados obtidos mostram que o tratamento térmico necessário para a optimização da emissão do Er é de fato prejudicial para a estrutura epitaxial de dispositivos III-V, mas o dano pode se prevenido através da aplicação de um filme protetor resistente à temperatura. Foi concluído que o filme de Al2O3 desenvolvido é um excelente candidato para este fim, o que habilita aplicações de guias de onda dopados a érbio em fotônica integrada de materiais III-Vpt
dc.description.abstractAbstract: Aluminum Oxide (Al2O3), or alumina, is a material that possesses a very high potential for light amplification, due to the strong Erbium solubility. This work presents the study of applications of this material in integrated photonics, where optical amplification is an important research subject. With a focus on silicon photonics, one of the building blocks currently used in integrated optical devices development, the ring resonator, presents two properties that encourage the investigation of optical amplification applied to it: an intrinsic trade-off between its quality factor and optical attenuation, and the resonant behavior, which could be equivalent to a longer amplifier. Differently from most approaches, the idea is to employ an Er-doped Al2O3 film as the top cladding of Si ring resonators fabricated at SOI Foundries with CMOS-compatible processes. To study this possibility, we begin with a review of the motivation for this research, and the basic theory needed to develop a model of the proposal. The next step is to develop a reliable fabrication procedure for the films, with a complete optical and surface characterization, including photoluminescence and atomic force microscopy measurements. When the films are applied to Si ring resonator samples, signal enhancement up to 2.6 dB and quality factor improvement of 25% have been measured, and the estimated loss reduction was higher than 3 dB. These results show that with this technique, high-Q and compact devices can be obtained, opening new application possibilities on Si photonics where several ring resonators can be concatenated with a greatly reduced net loss. An additional study regarding the application of these films on III-V materials is also presented, where the compatibility between InGaAs/GaAs Quantum Well lasers and the fabrication procedures involved on the film fabrication is investigated. The obtained results show that the thermal annealing necessary for the Er emission optimization is in fact harmful for the epitaxial structure of III-V devices, but the damage can be prevented by the application of a thermally resistant protective film. The developed Al2O3 film was found to be an excellent material for this end, enabling erbium-doped waveguides applications on III-V integrated photonicsen
dc.publisher[s.n.]pt_BR
dc.date.issued2018pt_BR
dc.identifier.citationJARSCHEL, Paulo Felipe. Erbium-doped aluminum-oxide films for integrated photonics: Filmes de óxido de alumínio dopados com érbio para fotônica integrada. 2018. 1 recurso online (133 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/333325>. Acesso em: 17 jun. 2019.pt_BR
dc.description.degreelevelDoutoradopt_BR
dc.description.degreedisciplineFísicapt_BR
dc.description.degreenameDoutor em Ciênciaspt_BR
dc.contributor.committeepersonalnameGabrielli, Lucas Heitzmannpt_BR
dc.contributor.committeepersonalnameTessler, Leandro Russovskipt_BR
dc.contributor.committeepersonalnameFagotto, Eric Alberto de Mellopt_BR
dc.contributor.committeepersonalnameGarde, Ivan Aritz Aldayapt_BR
dc.date.defense2018-09-28T00:00:00Zpt_BR
dc.description.sponsordocumentnumber143212/2009-5pt_BR
dc.date.available2019-06-17T14:18:26Z-
dc.date.accessioned2019-06-17T14:18:26Z-
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2019-06-17T14:18:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siqueira_PauloFelipeJarschelDe_D.pdf: 19441162 bytes, checksum: bf4457cefa6eb64fd984861eae0c4a11 (MD5) Previous issue date: 2018en
dc.identifier.urihttp://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/333325-
dc.description.sponsorCNPQpt_BR
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Siqueira_PauloFelipeJarschelDe_D.pdf18.99 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.