Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, M.Sc. Vincent Pelgrin

Väitöskirjan nimi: Integrated nonlinear optics with hybrid Integration of 2D materials

Tohtoriopiskelija: Vincent Pelgrin
Vastaväittäjät: 
Prof. Jorik van de Groep, University of Amsterdam, Hollanti 
Dr. Hao Hu, DTU, Tanska
Kustos: Prof. Zhipei Sun, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Tutkimuksessaan ’Integroitua epälineaarista optiikkaa sisäänrakennettujen hybridi-2D materiaalien avulla’ tutkija Vincent Pelgrin pyrkii edistämään integroituja epälineaarisia optisia toimintoja yhdistämällä epälineaarisia 2D-materiaaleja edistyksellisten CMOS-yhteensopivien aaltojohtimien kanssa. Projektin ensisijaisina tavoitteina on esitellä metodin toimivuutta sekä luoda selkeät suuntaviivat optimoinnille. Tällainen läpimurto mahdollistaa täysin optisten integroitujen laitteiden kehitykselle olennaisten erittäin tehokkaiden optisten toimintojen uuden aikakauden. 

Tutkimuksessa osoitettiin menestyksekkäästi metodin kokeellinen toimivuus, laajentaen tietämystä 2D-materiaalien soveltamisesta kyseisessä kontekstissa. Tämän lisäksi kehitettiin numeerisia työkaluja virtaviivaistamaan hybridi aaltojohdinten tutkimusta, kattaen 2D materiaalit ja helpottaen kokeellisten tulosten analyysiä. Tutkimus käsitteli kolmea avainstrategiaa: (i) 2D materiaalin ja etenevän valon välisen vuorovaikutuksen voimistamista aaltojohtimen poikkipinta-alaa kasvattamalla, (ii) Integroitujen rengas-resonaattoreiden tutkimista valon ja materiaalin ajallisen vuorovaikutussuhteen parantamiseksi erityisesti kaviteetin takaisinkytkentävaikutuksen kautta, ja (iii) Suuripinta-alaisten 2D materiaalien deterministisen siirron menetelmien kehittämistä. 

Nämä työkalut ja strategiat muodostavat vankan perustan teollisuuteen soveltuvalle epälineaaristen optisten toimintojen kehittämismenetelmälle. Esitetyt muotoilulinjaukset sekä uudet yhdistelymenetelmät ovat erittäin lupaavia ja valmiita tuottamaan vakuuttavia tutkimuksellisia tuloksia tulevina vuosina. 2D materiaalien hybridi-integraatio on osoittautunut hyväksi metodiksi edistää CMOS-yhteensopivia sisäänrakennettuja optisia alustoja ja se voi mahdollisesti mullistaa integroidun epälineaarisen optiikan alan. Tämän tohtoritutkinnon monipuoliset havainnot korostavat metodin huomattavia kehitysnäkymiä ja mahdollisuutta toimia käänteentekevänä osana integroidun epälineaarisen optiikan muutosta.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Katso myös:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53
Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas