Μελέτη ευρυζωνικών πλασμονικών διατάξεων για εφαρμογές Datacom

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη συγκεκριμένων πλασμονικών διατάξεων ως προς τις μελλοντικές δυνατότητες εφαρμογής τους σε διασυνδέσεις, αντικείμενο μελέτης του κλάδου των Datacom. Ο λόγος για τον οποίο ο τομέας αυτός παρουσιάζει ερευνητικό ενδιαφέρον είναι οι περιορισμοί που θέτουν οι σύγχρονες οπτικές διασυνδέσεις. Αυτές, από πλευράς των ηλεκτρονικών διατάξεων, υστερούν σε εύρος ζώνης, κατανάλωση ισχύος και παρουσιάζουν μεγάλες καθυστερήσεις και, από πλευράς των οπτικών δομών, περιορίζουν τις δυνατότητες των διασυνδέσεων ως προς στη μείωση των διαστάσεών τους. Ως προς τη θεωρητική διερεύνηση, αναλύονται οι συνθήκες για την πραγματοποίηση πλασμονικής κυματοδήγησης και παρουσιάζονται οι βασικές παράμετροι που τη χαρακτηρίζουν. Ακόμη, μελετάται η εφαρμογή του θερμοοπτικού φαινομένου για την πραγματοποίηση λειτουργίας δρομολόγησης σε πλασμονικές δομές. Ως προς την πειραματική διερεύνηση των δυνατοτήτων των πλασμονικών διατάξεων, εξετάζονται δομές πλασμονικών κυματοδηγών, υβριδικά συμβολόμετρα Mach-Zehnder και Ring Resonators σε λειτουργία διακοπτών. Τα παραπάνω εξετάζονται ως προς τις απώλειες, τη φασματική απόκριση, τη δυνατότητα επιτέλεσης διαδικασιών δρομολόγησης, με εφαρμογή του θερμοοπτικού φαινομένου, και την κατανάλωση ισχύος. Ακόμη, ελέγχεται η αξιόπιστη μετάδοση πολυκαναλικού σήματος 480Gbps μέσα από πλασμονικό κυματοδηγό.

The purpose of this thesis is the study of certain plasmonic structures from the perspective of future interconnection applications, which is a domain studied in the field of Datacom. From a technological point of view, this study is important because of certain limitation present in the current optical interconnects such us the limited bandwidth and the delay times of electronics and the limited in size dielectric photonics. As far as the theoretical analysis is concerned, the conditions of plasmonic waveguiding are investigated and the fundamental parameters that characterize it are presented and calculated for the case of structures examined in the experimental part of the study. Furthermore, the capabilities of switching and routing of plasmonic structures, under the application of the thermooptical effect, are explored. Regarding the experimental approach of the capabilities of plasmonic structures, plasmonic waveguides, hybrid Mach-Zehnder Interferometers and Ring Resonators in switching mode are tested. These structures are examined in terms of losses, spectral response and capabilities for performing routing functionalities, under the application of the thermooptical effect, and power consumption. In addition, the potential of a plasmonic waveguide to reliably transmit a multi-channel signal of 480Gbps is investigated.