Integration of Perylenediimides and metal nanoparticles in polymer waveguides for photonics
NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Integration of Perylenediimides and metal nanoparticles in polymer waveguides for photonics

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Integration of Perylenediimides and metal nanoparticles in polymer waveguides for photonics

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dc.contributor.advisor Suárez, Isaac
dc.contributor.advisor Martínez Pastor, Juan Pascual
dc.contributor.author Signoretto, Mattia
dc.contributor.other Facultat de Física es_ES
dc.date.accessioned 2017-10-18T08:01:44Z
dc.date.available 2017-10-19T04:45:06Z
dc.date.issued 2017 es_ES
dc.date.submitted 27-10-2017 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10550/61389
dc.description.abstract Actualmente la implementación de nuevos dispositivos fotónicos capaces de integrar nuevas funcionalidades ópticas en dimensiones nanométricas despierta un gran interés. Por ello, la presente Tesis Doctoral propone desarrollar una nueva tecnología fotónica basada en la combinación de nanopartículas metálicas (MNPs) con moléculas orgánicas, en particular perilenos (PDI). El objetivo principal de este trabajo ha sido la incorporación de PDI y/o MNPs en guías de ondas poliméricas, con el fin de usar sus propiedades activas/plasmónicas para construir nuevos dispositivos ópticos integrados. Para ello, en primer lugar, se fabricó y caracterizó de guías de onda, que contienen PDI dispersos en Poli(metacrilato de metilo) (PMMA). Para ello, se desarrolló una nueva guía de ondas consistente en una capa de PMMA altamente dopada con PDI, intercalado entre dos capas de PMMA sin dopar. Esta estructura demostró las mejores condiciones para obtener amplificación de la emisión espontánea, ya que permite obtener unas condiciones óptimas de generación/propagación de la luz. Esta configuración puede servir como base para un futuro prototipo de amplificador óptico demostrando amplificación óptica en guías de onda multicapa, demostrando un umbral tan bajo como 0,9 μJ y un ancho de línea de 2 nm. Paralelamente, se estudió la integración de MNPs en guías de onda. Para ello, las nanopartículas metálicas se han incorporado dentro de los polímeros por dos métodos de fabricación diferentes: crecimiento in situ de nanopartículas de oro en la fotoresina comercial Novolak, y por goteo de nanopartículas de plata comerciales de 100 nm en diámetro. Estos métodos son más simples y económicos de implementar que otros, como el uso de litografía de haz de electrones para definir patrones metálicos a escala nanométrica. Le MNPs de oro se incorporaron en guías ópticas para aprovechar sus propiedades de dispersión de luz para acoplar ésta en el interior de guías ópticas en un amplio rango de longitud de onda (404-750 nm) con una eficiencia de hasta el 1 %. Posteriormente, se estudió el acoplamiento débil entre la luz emitida por los PDI y la LSPR de las nanopartículas de plata para así demostrar la mejora de la emisión de luz. Para ello, los parámetros geométricos se han seleccionado adecuadamente para optimizar dicha interacción. Asimismo, el sistema PDI-MNPs se ha integrado dentro de una estructura de guía de ondas con el fin de mejorar dicho acoplamiento con el alto confinamiento de la luz dentro de la guía. Aquí queremos demostrar el beneficio de usar una guía de ondas para estudiar la interacción excitón-plasmón, que se podría incrementar por el mayor confinamiento de la luz. Para este fin, la interacción se optimizó mediante los parámetros geométricos que rigen el acoplamiento PDI-MNPs obteniéndose un factor Purcell de hasta 10 cuando este sistema se integra en guía óptica. Finalmente, en esta Tesis Doctoral se propuso la implementación de un láser de realimentación aleatoria integrando MNPs con elevada sección transversal de dispersión junto con moléculas orgánicas (PDI) capaces de proveer la suficiente ganancia para obtener emisión estimulada. Este trabajo de investigación condujo a tres publicaciones en revistas internacionales de primer cuartil, y un cuarto artículo que está en preparación. es_ES
dc.format.extent 161 p. es_ES
dc.language.iso en es_ES
dc.title Integration of Perylenediimides and metal nanoparticles in polymer waveguides for photonics es_ES
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis es_ES
dc.embargo.terms 0 days es_ES

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