Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alzate, Ian Carlo Parra
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-06112023-103953/
Resumo: Este trabalho explora o projeto de um demultiplexador de comprimento de onda polimérico utilizando algoritmos de desenho inteligente (ou inverse design), baseados no método do gradiente descendente. Um demultiplexador é um dispositivo que recebe luz de distintos comprimentos de ondas, os quais são guiados até uma saída específica (demultiplexação), determinada pelo usuário. Neste trabalho se apresenta a metologia para simular este dispositivo usando as equações de Maxwell no domínio da frequência, que permitem calcular a transmitância do dispositivo, a qual é utilizada para avaliar a sua eficiência. Este parâmetro é usado como função objetivo para maximizar a transmitância em 1300 e 1550 nm, comprimentos de onda utilizados na área de telecomunicações. Por sua vez, a transmitância depende da geometria do dispositivo e distribuição dos materiais que o compõem (índices de refração). O algoritmo do descendente é um método iterativo que permite mapear o espaço constituído pelas variáveis de desenho, encontrado a estrutura ótima que mais se aproxima às nossas especificações. Este problema inverso é conhecido como desenho inteligente. Foram exploradas estruturas com áreas de desenho de 5x5 e 10x10 µm2 em função da resolução de fabricação, um parâmetro experimental presente na técnica de microfabricação via absorção por dois fótons, responsável por determinar quais estruturas são fabricáveis. Os resultados apontam à existência de um limiar maior a 150 nm de resolução, onde as estruturas apresentam o melhor desempenho, porém, fora do nosso regime de fabricação.
id USP_bc0fc3e2bcab14369f12d415ed20b652
oai_identifier_str oai:teses.usp.br:tde-06112023-103953
network_acronym_str USP
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository_id_str 2721
spelling Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótonsIntelligent design of photonic devices manufactured via two-photon polymerizationAbsorção de dois fótonsDesenho inversoDispositivos fotônicosFotopolimerizaçãoGradient descentGradiente descendenteInverse designPhotonic devicesPhotopolymerizationTwo-photon absorptionEste trabalho explora o projeto de um demultiplexador de comprimento de onda polimérico utilizando algoritmos de desenho inteligente (ou inverse design), baseados no método do gradiente descendente. Um demultiplexador é um dispositivo que recebe luz de distintos comprimentos de ondas, os quais são guiados até uma saída específica (demultiplexação), determinada pelo usuário. Neste trabalho se apresenta a metologia para simular este dispositivo usando as equações de Maxwell no domínio da frequência, que permitem calcular a transmitância do dispositivo, a qual é utilizada para avaliar a sua eficiência. Este parâmetro é usado como função objetivo para maximizar a transmitância em 1300 e 1550 nm, comprimentos de onda utilizados na área de telecomunicações. Por sua vez, a transmitância depende da geometria do dispositivo e distribuição dos materiais que o compõem (índices de refração). O algoritmo do descendente é um método iterativo que permite mapear o espaço constituído pelas variáveis de desenho, encontrado a estrutura ótima que mais se aproxima às nossas especificações. Este problema inverso é conhecido como desenho inteligente. Foram exploradas estruturas com áreas de desenho de 5x5 e 10x10 µm2 em função da resolução de fabricação, um parâmetro experimental presente na técnica de microfabricação via absorção por dois fótons, responsável por determinar quais estruturas são fabricáveis. Os resultados apontam à existência de um limiar maior a 150 nm de resolução, onde as estruturas apresentam o melhor desempenho, porém, fora do nosso regime de fabricação.This work explores the design of a polymeric wave length demultiplexer using intelligent design algorithms (or inverse design), based on the descending gradient method. A demultiplexer is a device that receives light from different wave lengths, which are guided to a specific output (demultiplexing), determined by the user. This work presents the methodology to simulate this device using the maxwell equations in the frequency domain, which allow to calculate the transmittance of the device, which is used to evaluate its efficiency. This parameter is used as an objective function to maximize transmittance at 1300 and 1550 nm, wavelengths used in the telecommunications area. In turn, the transmission depends on the geometry of the device and distribution of the materials that compose it (refractive indices). The descendant algorithm is an iterative method that allows to map the space consisting of drawing variables, found the great structure that comes closest to our specifications. This reverse problem is known as intelligent design. Structures with drawing areas of 5x5 and 10x10 µm2 due to the manufacturing resolution, an experimental parameter present in the microfabrication technique via absorption by two photons, responsible for determining which structures are manufactured, were explored. . The results point to the existence of a threshold of greater than 150 nm of resolution, where the structures perform the best performance, but outside our manufacturing regime.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMendonça, Cleber RenatoAlzate, Ian Carlo Parra2023-08-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-06112023-103953/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-08-22T22:04:03Zoai:teses.usp.br:tde-06112023-103953Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-08-22T22:04:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
Intelligent design of photonic devices manufactured via two-photon polymerization
title Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
spellingShingle Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
Alzate, Ian Carlo Parra
Absorção de dois fótons
Desenho inverso
Dispositivos fotônicos
Fotopolimerização
Gradient descent
Gradiente descendente
Inverse design
Photonic devices
Photopolymerization
Two-photon absorption
title_short Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
title_full Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
title_fullStr Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
title_full_unstemmed Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
title_sort Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons
author Alzate, Ian Carlo Parra
author_facet Alzate, Ian Carlo Parra
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mendonça, Cleber Renato
dc.contributor.author.fl_str_mv Alzate, Ian Carlo Parra
dc.subject.por.fl_str_mv Absorção de dois fótons
Desenho inverso
Dispositivos fotônicos
Fotopolimerização
Gradient descent
Gradiente descendente
Inverse design
Photonic devices
Photopolymerization
Two-photon absorption
topic Absorção de dois fótons
Desenho inverso
Dispositivos fotônicos
Fotopolimerização
Gradient descent
Gradiente descendente
Inverse design
Photonic devices
Photopolymerization
Two-photon absorption
description Este trabalho explora o projeto de um demultiplexador de comprimento de onda polimérico utilizando algoritmos de desenho inteligente (ou inverse design), baseados no método do gradiente descendente. Um demultiplexador é um dispositivo que recebe luz de distintos comprimentos de ondas, os quais são guiados até uma saída específica (demultiplexação), determinada pelo usuário. Neste trabalho se apresenta a metologia para simular este dispositivo usando as equações de Maxwell no domínio da frequência, que permitem calcular a transmitância do dispositivo, a qual é utilizada para avaliar a sua eficiência. Este parâmetro é usado como função objetivo para maximizar a transmitância em 1300 e 1550 nm, comprimentos de onda utilizados na área de telecomunicações. Por sua vez, a transmitância depende da geometria do dispositivo e distribuição dos materiais que o compõem (índices de refração). O algoritmo do descendente é um método iterativo que permite mapear o espaço constituído pelas variáveis de desenho, encontrado a estrutura ótima que mais se aproxima às nossas especificações. Este problema inverso é conhecido como desenho inteligente. Foram exploradas estruturas com áreas de desenho de 5x5 e 10x10 µm2 em função da resolução de fabricação, um parâmetro experimental presente na técnica de microfabricação via absorção por dois fótons, responsável por determinar quais estruturas são fabricáveis. Os resultados apontam à existência de um limiar maior a 150 nm de resolução, onde as estruturas apresentam o melhor desempenho, porém, fora do nosso regime de fabricação.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-08-22
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-06112023-103953/
url https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-06112023-103953/
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv
dc.rights.driver.fl_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Liberar o conteúdo para acesso público.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.coverage.none.fl_str_mv
dc.publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
publisher.none.fl_str_mv Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
dc.source.none.fl_str_mv
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
instname:Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
instname_str Universidade de São Paulo (USP)
instacron_str USP
institution USP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)
repository.mail.fl_str_mv virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br
_version_ 1815256732115402752