Fotonik kavitelerde ışık‒madde etkileşimi

Bu tezde, özgün birkaç fotonik platformdaki ışık‒madde etkileşimi, zamana bağlı flüorışıma ömür ölçüm tekniği kullanılarak, teorik ve nümerik analizler göz önünde bulundurularak, araştırılmıştır. Önce, zayıf kuplaj rejimi altında, optik modların baskılanması sağlanarak, CdTe/CdS kuantum noktalarında spontane ışık yayılımının önlenmesi için, yalın sızıntılı modlara imkan veren kama şeklinde fotonik bir nanokavite önerilmiştir. Böylece, ilk kez, düşük Q-faktörlü bir fotonik yapı kullanılarak inhibe edilmiş spontane emisyon oranı elde edilmiştir. İkinci çalışma olarak, flüorışıma ömür görüntüleme tekniği ile, tek bir PEG nanofiber içine ilave edilmiş BODIPY boya moleküllerinin spontane geçiş oranı çalışılmıştır. Nanofiber bağıl neme maruz bırakılarak şişmesi sağlanmış, bunun sonucunda, hapsedilmiş boya moleküllerinin spontane emisyon oranının, tıpkı etkin bir optik anahtarlama mekanizması şeklinde, periyodik olarak arttığı ve azaldığı gözlenmiştir. Üçüncü fotonik platformda ise, kısmen altın nanoparçacıklarla kaplanmış, CdTe kuantum noktaların ilave edildiği bir nanofibere hapsedilmiş hibrit modun, düşük Q-faktörlü fotonik-plazmonik bir nanokavitedeki flüorışıma yayıcıların spontane emisyon dinamiğinin değişimi üzerindeki kritik rolü, bu tezde ilk defa keşfedilmiştir. Bunu takiben, polimer bir mikrofiberin yüzeyinde gömülü duran içi boş silindirik nanokaviteler kimyasal olarak oluşturulmuş, mikrofiberin içi de ışıma yapan perovskit nanotellerle donatılmıştır; mikrofiber tarafından desteklenen fısıldayan galeri modların elektromanyetik alanının, içi boş silindirik nanokavitelerin sınırları ile etkileşimi sonucu elde edilen ışık lokalizasyonu, flüorışıma yayıcıların emisyon dinamiklerini anlamlı bir şekilde değiştirdiği görülmüştür. Son olarak, yoğun ışık lokalizasyonu ile flüorışıma yayıcıların spontane emisyon oranını güçlü bir şekilde arttırmak için, klasik fotonik kavitelere alternatif olarak, polimer bir ortamda rastgele konumlandırılmış hava baloncukları ile oluşturulan, tamamen üç boyutlu düzensiz bir ortamda, ışık dalgalarının enine Anderson lokalizasyonu oluşturması sonucu, optik kavite benzeri bir yapı başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.