Theoretical and experimental investigation of 3D plasmonic stub resonators

Bu tezde 2 boyutlu metal-dielektrik-metal (MDM) ve 3 boyutlu oluk dalga kılavuzu geometrisine sahip plazmonik dalga kılavuzlarına eşlenik çubuk tınlayıcının performansı karşılaştırılır. Saçılım matrisi kuramının 3 boyutlu cihazlara uygulanabileceği sunulup, bu kuramı kullanarak tasarım dalga boyunda istenilen tayfsal tepkiyi gösterecek 2 boyutlu ve 3 boyutlu tek veya çift çubuklu tınlayıcı tasarımı için gerekli prensipler sağlanır. 2 boyutlu ve 3 boyutlu çift çubuklu tınlayıcıların çıkıntı uzunluğuna bağlı olarak geçirim haritası elde edilip, bu harita üzerinde hangi bölgelerin geçirim tayfında çukur, tepe veya plazmonik olarak tetiklenen saydamlık etkilerine yol açtığı belirtilir. Dalga kılavuzu uçlarındaki ışınım kayıpları 3 boyutlu oluk dalga kılavuzu tasarımına sahip yapılarda performans kaybına yol açar. Bu sorunun üstesinden gelmek için yeni dalga kılavuzu uçları tasarlanır ve tınlayıcı özelliklerini ne yönde iyileştirdiği gösterilir. Elde edilen sonuçlar 3 boyutlu FDTD simülasyonları ile doğrulanır. Tasarlanan fotonik cihazlar elektron demeti litografisi ile üretilir. Üretim aşamasında plazmonik oluk dalga kılavuzuna Yagi-Uda tarzında dipol antenler eklenir, bu sayede uzak alandaki lazer ışığının dalga kılavuzu kiplerine eşlenimi sağlanır. Ek olarak, kıvrımlı dalga kılavuzları kullanılarak ölçüm aşamasında sinyalin gürültüye oranını arttırılır. Çift çubuklu tınlayıcıların özelikleri ev yapımı polarizasyona duyarlı yansıma mikroskopu düzeneği kullanılarak saptanır.