Light guidance in hollow core photonic cage structures

Diese Doktorarbeit stellt das Konzept, die Entwicklung und die Charakterisierung eines photonischen Hohlkern-Lichtkäfigs vor, welcher auf einem Siliziumchip platziert ist und dadurch durchlässige optische Mode in "Quasi-Luft" unterstützt. Der photonische Käfig besteht aus einer Anordnung von Stäben (Stabdurchmesser ~ 3 mm), die hexagonal um einen hohlen Kern angeordnet sind (Abstände zwischen den Stäben ~ 6 und 9 mm) und Längen von mehreren hundert Mikrometern (längste Struktur 720 mm) aufweisen. Der hochauflösende Photonenkäfig mit offenem Netzwerk wurde durch einen 3D-Druckprozessin IP-Dip Fotolack hergestellt. Durch Hinzufügen weiterer Segmente zu dem ursprünglichen Käfig kann das Design auf wenige Zentimeter erweitert werden. Die Probleme des Zusammenfallens des Käfigs während der Entwicklung wurden durch experimentelles Konstruieren von Stützelementen ((1 mm Ö 2 mm)) gelöst, die sich in Abständen von jeweils 75 mm in Längsrichtung des Käfigs wiederholen. Der Käfig arbeitet aufgrund eines optischen Antiresonanzeffektes, wobei eine verlustarme Ausbreitung der Mode im Kern erreicht wird, wenn sich die Kern-Mode in Antiresonanz (nicht phasenangepasst) zu den antel-Super-Modes beenden. Durch die Simulationen konnten die spektralen Positionen der Antiresonanzwellenlängen (und experimentelle Transmissionsdips) gefunden werden. Bei diesenWellenlängen unterstützt der Käfig die Ausbreitung eines fundamentalen Kern-Mode mit Sechs symmetrischen Einknickungen und einem Wellenfeldanteil > 99,9%, innerhalb des ultravioletten, sichtbaren und nahinfraroten Spektrums, obwohl die Stangen nur 15% des gesamten Querschnitts des Käfigs einnehmen. Durch die experimentellen Ergebnisse wurde die Bildung einer sechsfachsymmetrischen Kern Mode bestätigt. Messungenzeigten eine ausgeprägte Übertragungsdiskusion mit einer maximalen Dämpfung von bis zu 10 dB, die auftritt, wenn die Mantel-Super-Modi in Resonanz mit dem durchlässigen Kern-Mode sind und deren spektrale Positionen grob mit den Mantel-Super-Modi unter dem Cut-Off übereinstimmen.