LiNbO3  temelli entegre optik nano ölçekli aygıtların simülasyon, dizayn, fabrikasyon ve karakterizasyonu
Simulation, design, fabrication and characterization of LiNbO3  based nanoscale integrated optics devices
Yazar: EVREN ÖZTEKİN
Danışman: PROF. DR. ERDEM YAZGAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
LiNbO3 (Lityum Niyobat) sahip olduğu birçok fiziksel ve elektro-optik özellik sayesinde günümüzde entegre optik alanında çok önemli bir yere sahip olmuştur. LiNbO3 dalgakılavuzları entegre optik çiplerin en önemli yapıtaşlarından biridir. Lityum Niyobat alttaş üzerinde birçok farklı dalgakılavuzu üretim tekniği vardır ve herbirinin farklı üstünlükleri bulunmaktadır.
Bu tez çalışmasında, LiNbO3 alttaş üzerine yüksek sıcaklıklarda (900oC ve 1010oC) titanyum difüzyonu yöntemi ile çeşitli dalgakılavuzu yapıları ve farklı işlevleri olan aygıtlar üretilmiştir. Fabrikasyon sırasında titanyum metali kaplama kalınlığındaki nanometrik farklılıklar, difüzyon süresi ve sıcaklığındaki değişimlerin dalgakılavuzlarının ve aygıtların çalışma performansı üzerinde etkileri gözlemlenmiş ve sunulmuştur. 55 nm gibi kaplama kalınlıkları kılavuz bölgesinde kip oluşumu için yeterli olmazken, 900oC gibi nispeten düşük sıcaklıklarda kip oluşumu için gerekli sürenin 1010oC' de gerçekleştirilen difüzyonlara göre çok daha uzun olduğu yapılan simulasyonlar neticesinde görülmüştür. Üretilen dalgakılavuzları için en iyi koşullar 85 nm titanyum kaplı örneklerin 1010oC'de 8 saatlik difüzyonu sonucunda elde edilmiştir. 
Tez fabrikasyonları sonucunda oldukça düşük kayıplı (<1.7 dB) dalgakılavuzları ile beraber literatürde çok fazla örneği bulunmayan titanyum difüzyonu ile üretilmiş kutuplayıcı özelliğe sahip (>37 dB) dalgakılavuzları da üretilmiştir.

Abstract:
Owing to its many physical and electro-optical properties, LiNbO3 (Lithium Niobate) is one of the most undispensible materials in integrated optics field nowadays. LiNbO3 based waveguide is one of the most important part of an integrated optic chip. There are several fabrication methods to build waveguides on Lithium Niobate wafers and all of them have their own superiorities.
In this thesis work, several waveguide types and devices those have different application were fabricated on LiNbO3 substrates by indiffusion of titanium metal at high temperatures (900oC - 1010oC). During the fabrication process, the effect of several parameters such as the nanometric differences in the thickness of titanium, diffusion time and temperature were observed and the effects of these changes on device performances were reported. Thicknesses around 55 nm observed as not enough for forming a mode in waveguide, while it was observed with the simulation results that diffusion times to build a mode in waveguide structure are much longer than diffusion at temperatures 1010oC. The best results for waveguide throughput was obtained in the diffusion of 85 nm titanium for 8 hours at 1010oC.
In this thesis fabrications, very low loss waveguides (<1.7 dB) and very high polarizing waveguides (>37 dB), which there are few similar works in literature, were completed.