Desenho inteligente de dispositivos fotônicos fabricados via polimerização por dois fótons

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Alzate, Ian Carlo Parra
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Absorção de dois fótons; Desenho inverso; Dispositivos fotônicos; Fotopolimerização; Gradient descent; Gradiente descendente; Inverse design; Photonic devices; Photopolymerization; Two-photon absorption
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-06112023-103953/

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.