Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Mikrobølger fra en optisk chip – på vej mod hurtigere dataforbindelser

Ph.d.-forsvar, fredag den 27. september 2019. Lars Nielsen.

27.09.2019 | Sunitha Satkunam

Lars Nielsen

Et mikroskopbillede af en PIC som indeholder 16 mode-locked lasers. En mode-locked laser er en delkomponent af den fotoniske mikrobølgeoscillator. PIC’ens totale størrelse er 4x4.6 mm2.

I løbet af sit ph.d.-studium har Lars Nielsen undersøgt mulighederne for at reducere størrelsen af en stabil mikrobølgeoscillator. Kompakte mikrobølgeoscillatorer, såsom quartz-baserede oscillatorer, findes allerede i vid udstrækning. Disse er dog af begrænset kvalitet, hvilket begrænser mængden af anvendelsesmuligheder. Fabrikationen af optiske chips, de såkaldte integrerede fotoniske kredsløb (PIC), har de senere år været igennem en rivende udvikling og er i dag etableret som en moden teknologi. På en PIC, som typisk er få mm2 i størrelse, genereres og manipuleres lys med henblik på at opnå en bestemt funktionalitet; dette kunne være kontrol af lysudbredelsen fra en lidar, gas-spektroskopi, eller indkodningen af data-bits på lyset fra en laser.

Lars Nielsen har forsøgt at udnytte de fundamentale fordele, som gælder for PICs, hvilke er et lavt optisk tab og en kompakt størrelse, til at  nedskalere størrelsen på nogle allerede eksisterende stabile mikrobølgeoscillatorer - de såkaldte fotoniske mikrobølgeoscillatorer. Han har klarlagt de problemstillinger, som opstår i denne forbindelse samt foreslået mulige løsninger på nogle af disse, herunder en implementering af en chip-størrelse laser som forventes at være ufølsom overfor lysrefleksioner. Endvidere har han analyseret perspektiverne i én bestemt PIC-platform og påvist, at en chip-størrelse fotonisk mikrobølgeoscillator er mulig. Dog påviser han også, at der kræves en væsentlig optimering af flere bestanddele for at opnå state-of-the-art-kvalitet. Hans resultater er de første på vej mod en kompakt højkvalitets-mikrobølgeoscillator, som kan finde anvendelse i f.eks. trådløse dataforbindelser eller Doppler-radarer.

Ph.d.-studiet er gennemført ved Institut for Ingeniørvidenskab, Science and Technology, Aarhus Universitet.

Dette resumé er udarbejdet af den ph.d.-studerende.

Tid: Fredag den 27. september 2019, kl. 13:00
Sted: Bygning 5125, lokale 408, Finlandsgade 22, Aarhus N, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
Afhandlingens titel: Microwave Photonic Oscillators Integrated on an Optical Chip
Kontaktinfo: Lars Nielsen, e-mail: ln@eng.au.dk, tlf.: +4593508475/+4522412687
Bedømmelsesudvalg:
Professor Daan Lenstra, Department of Electrical Engineering, Technische Universiteit Eindhoven, Holland
Professor Kresten Yvind, Institut for Fotonik, Danmarks Tekniske Universitet, Danmark
Professor Preben Kidmose (formand), Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
Hovedvejleder:
Lektor Martijn Heck, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet
Sprog: Ph.d.-afhandlingen forsvares på engelsk

Forsvaret er offentligt.
Afhandlingen ligger til gennemsyn hos Graduate School of Science and Technology/GSST, Ny Munkegade 120, bygning 1521, 8000 Aarhus C.

PhD defence