Aula 01

TE-281
Modelagem Numérica Aplicada à Nanofotônica
Aula 01 – 01 AGO 2013
Cel Av VILSON Rosa de Almeida
• MOTIVAÇÃO GERAL (NANOFOTÔNICA):
• Reduzidas dimensões de sistemas ópticos
• Aumento de eficiência & redução de potência
• Funcionalidades alternativas e/ou complementares às dos
circuitos eletrônicos
• Amplo e crescente uso em dispositivos comerciais
• RESTRIÇÃO DO ESCOPO DO CURSO:
• Dispositivos que não geram radiação óptica
• Materiais convencionais e passivos
Miscelânea
Homepage TE-281:
http://www.ele.ita.br/~vilsonra/TE281_2013/TE281_2013.html
Atualização após às aulas: arquivos não serão alterados após upload
Uso de softwares matemáticos: MathCAD e/ou MATLAB.
Comunicação oficial de assuntos do curso: [email protected]
RESUMO DESCRITIVO
Documento do
Microsoft Word
Entrega de Listas de Exercícios:
Preferencialmente, em formato eletrônico (via e-mail)
Alternativamente, pode ser impressa
Prazo: até “1 fs” antes da aula seguinte; penalidade por demora
Ementa complementar: a ser definida pela demanda dos alunos.
Miscelânea
Alunos Matriculados:
Felipe Augusto Gonzales Oliveira (Mestrado)
Rafael Cardoso Louzada (Disciplina Isolada)
Matheus Minelli de Carvalho (ouvinte)
Alice Lima de Souza da Cruz (ouvinte)
Janderson Rocha Rodrigues (ouvinte)
Telefone e email para contato
Linhas de Pesquisa
Definição de Local-Data-Horário para TE-281
IEAv-Direção, às quintas-feiras, de 9:00 às 11:45
MOTIVAÇÃO: Dispositivos Integrados Ópticos
Dispositivos Passivos:
Dispositivos Ativos:
Guias de onda
Curvas
Divisores de feixe
Interferômetros em geral
Filtros ópticos
Cavidades ressonantes
Moduladores de fase/amplitude
Switches e roteadores
Materiais:
LiNbO3 ; Vidros; Silício; SiNxOy ; etc
MOTIVAÇÃO:
Cavidade em Anel
(Ring Resonator)
Ultracompact optical buffers on a silicon chip, F. Xia et al., Nature
Photonics, v.1, pp. 65-71, Jan. 2007
www.popsci.com/technology/article/200912/whispering-gallery-microresonator-canmeasure-tiniest-nanotech-particles
www.llnl.gov/str/Oct06/Krishnan.html
w = 450 nm, h = 250 nm, g = 250 nm, r = 5 µm
Anel Simples
MOTIVAÇÃO: Cavidade em Anel (Ring Resonator)
450 nm
250 nm
10 µm
MOTIVAÇÃO: Cavidades em Anel (Persiana Structure)
Fonte: Tese de Doutorado de William Fegadolli
Heaters: 200 nm thick (NiCr) and 2.5 um wide
Feed line: 5 nm / 270 nm (Titanium/Gold)
PECVD SiO2 deposition: 2 um
Si waveguides: 400 nm wide – 220 nm thick
Resistance = 700 Ω
NiCr
5 um
10 um
Fabricated Device
NiCr
Reconfigurable Silicon Thermo-optical Device Based On
Spectral Tuning Of Ring Resonators - Persiana Structrure
Theoretical results:
Extinction ratio as a function of the transmission coefficient and wavelength.
Fabrication Tolerance Analysis
Extinction ratio as a function of the transmission coefficient and temperature variation.
Fonte: Tese de Doutorado de William Fegadolli
Reconfigurable Silicon Thermo-optical Device Based On
Spectral Tuning Of Ring Resonators - Persiana Structrure
Theoretical results:
Extinction ratio as a function of the transmission coefficient and temperature variation.
Fabrication Tolerance Analysis
Extinction ratio as a function of the transmission coefficient and temperature variation.
Fonte: Tese de Doutorado de William Fegadolli
MOTIVAÇÃO: Fibra Polarizadora - CORNING
Corning®
FS-PZ-1550
MOTIVAÇÃO: Fibra a Cristal Fotônico - UNICAMP
Coffee Break
MOTIVAÇÃO: Dispositivos Integrados Ópticos
Simulações e Experimentos
• Acoplamento fibra óptica para guia de onda integrado
• Cavidade em anel em ressonância
• Cavidade em anel em outra ressonância
• Cavidade em anel em dupla ressonância
• Cavidade em anel reduzida em ressonância
• Cavidade em anel com pulso de luz
• Refletor Integrado
• Junção em Y tradicional
• Junção em Y otimizada
• Cavidade em anel – varredura em comprimento de onda
TE-281
Modelagem Numérica Aplicada à Nanofotônica
Aula 01 – 01 AGO 2013
• RESUMO:
• Revisão Geral
• Onda Plana em Meio Dielétrico
• Propriedades gerais em Interfaces Dielétricas
• Fórmulas de Fresnel
• Reflexão interna total
• Guias de ondas dielétricos
• Guia de ondas tipo Slab simétrico
• Abordagem por óptica geométrica
• Leitura sugerida:
• Fundamentals of Optoelectronics, C. R. Pollock, Capítulos 1 e 2
Revisão Geral
Espectro Eletromagnético
(http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_spectrum)
THz
Revisão Geral
IR, Visible & UV
Fonte: Fundamentals of Photonics, Saleh & Teich, Ch. 2, Wiley (2nd Ed. 2007)
Revisão Geral
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Óptica Geométrica
Óptica Ondulatória
Óptica Eletromagnética
Óptica Quântica
Equações de Maxwell
Óptica Eletromagnética
Fonte: Wikipedia
J=σE
Avisos Finais
• Próxima Aula (08 Ago 2013):
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Local: IEAv – Sala de reuniões da Direção
Horário: 9:00 às 11:45
Onda Plana em Meio Dielétrico
Propriedades gerais em Interfaces Dielétricas
• Fórmulas de Fresnel
• Reflexão interna total
• Guias de ondas dielétricos
• Guia de ondas tipo Slab simétrico
• Abordagem por óptica geométrica
• Guia Slab Simétrico à luz da Óptica Eletromagnética
• Leitura sugerida:
• Fundamentals of Optoelectronics, C. R. Pollock,
Capítulos 1 e 2