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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3885| Diseño, fabricación y caracterización de guías de onda ópticas de óxido de zinc Design, fabrication and characterization of zinc oxide optical waveguides | |
| Bibiana Sánchez Luis | |
| Éder Germán Lizárraga Medina HUGO JESUS TIZNADO VAZQUEZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| óxido de zinc, guías de onda ópticas, depósito por capa atómica zinc oxide, optical waveguides, atomic layer deposition | |
| La óptica integrada considera la incorporación y miniaturización de dispositivos ópticos en sustratos de circuitos compactos, las guías de onda son uno de los componentes ópticos más importantes. El óxido de zinc ha sido investigado como núcleo de guías de onda ópticas debido a su alto índice de refracción, amplia banda prohibida, buena estabilidad físico-química y bajo costo comercial. En este trabajo se presenta un estudio teórico y experimental de guías de onda ópticas de óxido de zinc, sintetizadas por la técnica de depósito por capa atómica (ALD), donde se fabricaron guías de onda de ZnO con 260 nm, 500 nm, 560 nm y 780 nm de espesor de núcleo. Las propiedades fisicoquímicas y ópticas del núcleo se caracterizaron por diversas técnicas, la composición elemental por medio de espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS), la estructura cristalina y tamaño de grano por difracción de rayos X (XRD), la rugosidad por microscopía de fuerza atómica (AFM), las constantes ópticas y espesor por elipsometría, la transmitancia y absorbancia por espectrofotometría. El análisis y simulación de las guías de onda de ZnO se realizó para una longitud de onda de 632.8 nm, en particular, la medición de los índices de refracción efectivos de los modos de propagación de las guías de onda se realizó por la técnica de acoplamiento por prisma, la distribución de intensidad de los modos propagados por la técnica de acoplamiento fibra-guía y finalmente, las pérdidas de propagación de luz se midieron por el método de reducción (cutback). Los resultados indican que las muestras son policristalinas con defectos de oxígeno, también que el tamaño de grano y rugosidad aumentaban con el espesor. El núcleo presenta un índice de refracción de 1.99 y una transmitancia por encima del 80%. Se obtuvieron pérdidas de propagación de 8 dB/cm para la guía de 260 nm y 12 dB/cm para la guía de 560 nm, las guías de 500 y 780 nm solo se midieron cualitativamente. Los valores de las pérdidas de propagación se atribuyen al esparcimiento de la luz ocasionadas por los defectos cristalinos y a la absorción del material. Integrated optics studies the incorporation and miniaturization of optical devices in compact circuit substrates, waveguides are among the most important components. Zinc oxide (ZnO) was studied as a core of optical waveguides, due to its high refractive index, wide band gap, physicochemical stability, and commercial inexpensiveness. In this work, a theoretical and experimental study of planar waveguides based on ZnO films synthesized by the atomic layer deposition (ALD) technique is presented, ZnO waveguides of 260, 500, 560 and 780 nm core thickness were fabricated. The physicochemical and optical properties of the core was characterized, chemical composition was obtained by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), crystalline structure and grain size by X-ray diffraction (XRD), roughness by atomic force microscopy (AFM), optical constants and thickness by ellipsometry, transmittance and absorbance by spectrophotometry. The optical waveguide analysis and simulation were carried for a wavelength of 632.8 nm, effective refractive indices and intensity distribution of the guide modes were obtained by prism coupling and fiber-waveguide techniques, respectively, finally, light propagation losses were measured by the cutback method. The results revealed that the samples were polycrystalline with oxygen vacancies, the grain size and roughness increased with the thickness, refractive index values of 1.99 and transmittances greater than 80% were obtained. Propagation losses of 8 dB/cm were obtained for the 260 nm guide and 12 dB/cm for the 560 nm guide, the 500 and 780 nm guides were only measured qualitatively. Propagation losses were 8 and 12 dB/cm for the 260 and 560 nm waveguides, respectively, 500 and 780 nm waveguides were only measured qualitatively. Propagation losses can be attributed to crystalline defects and absorption. | |
| CICESE | |
| 2023 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Sánchez Luis, B. 2023. Diseño, fabricación y caracterización de guías de onda ópticas de óxido de zinc. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 55 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Bibiana Sanchez Luis_24 abril 2023.pdf | Versión completa de la tesis | 4.85 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |