Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/40342Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Pythara, Agni | en |
| dc.contributor.author | Πυθαρά, Αγνή | el |
| dc.date.accessioned | 2026-09-03T08:02:53Z | - |
| dc.date.available | 2026-09-03T08:02:53Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/40342 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Saturable absorption | en |
| dc.subject | Κορέσιμη απορρόφηση | el |
| dc.subject | Pulse shape | en |
| dc.subject | Διαμόρφωση παλμού | en |
| dc.title | Study of graphene saturable absorption for near-infrared optical pulse reshaping | en |
| dc.title | Μελέτη της κορεσμένης απορρόφησης του γραφενίου για διαμόρφωση οπτικών παλμών στο κοντινό υπέρυθρο | el |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Graphene | en |
| heal.classification | Γραφένιο | el |
| heal.dateAvailable | 2026-09-03T08:03:56Z | - |
| heal.language | en | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή | el |
| heal.publicationDate | 2026-07-28 | - |
| heal.abstract | Graphene saturable absorption is of particular interest for nonlinear photonic applications because of graphene's broadband optical response and ultrafast photoexcited-carrier dynamics. However, saturation intensities reported in the literature differ by several orders of magnitude, while the weak absorption of an isolated graphene sheet limits the modulation achievable in a single optical pass. In this context, the purpose of this thesis is to investigate graphene saturable absorption and apply it to the design of a reflective near-infrared pulse-shaping device. To this end, a time-dependent model is employed to describe the evolution of the non-equilibrium carrier population and the electronic and lattice temperatures during pulsed excitation. Subsequently, the resulting time-dependent optical response of graphene is coupled to the transfer matrix method, thereby relating the transient carrier dynamics to the reflection, transmission, and absorption of complete multilayer photonic structures. As a first step in evaluating the model, published saturation intensities are compared. The analysis showed that the large spread among reported values persists even after normalization using analytical relations derived from the model. Moreover, no clear dependence was identified on the measurement method, substrate or host material, fabrication route, or Raman ratio I_D/I_G. In addition, comparison with measurements from an electrostatically gated single-layer graphene (SLG) device showed that a common set of model parameters provides a reasonable approximation of the main Fermi-level-dependent trends in the nonlinear transmission. Building on this evaluation, the model was then applied to the design of an asymmetric Fabry--Pérot cavity consisting of a Bragg reflector, a dielectric spacer, graphene, and a metallic mirror. The strongest pulse-shaping response was obtained for a cavity with a PMMA spacer, illumination from the Bragg-reflector side, and three graphene layers. Under these conditions, at a wavelength of 1579.13 nm, an initially single-peaked Gaussian pulse was transformed into reflected profiles containing two or three distinct peaks, depending on the incident peak intensity. This response results from the dynamic variation of the cavity losses near the critical-coupling condition. Overall, the results demonstrate that, under resonant conditions, the device can convert the relatively weak absorption of graphene into strong temporal modulation of the reflected field. Finally, the proposed devices are currently being fabricated with the aim of experimentally validating their predicted operation as passive, all-optical pulse shapers. | en |
| heal.abstract | Η κορέσιμη απορρόφηση του γραφενίου παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για εφαρμο- γές μη γραμμικής φωτονικής, χάρη στην ευρυζωνική οπτική του απόκριση και στην υπερ- ταχεία δυναμική των φωτοδιεγερμένων φορέων. Ωστόσο, οι εντάσεις κορεσμού που ανα- φέρονται στη βιβλιογραφία διαφέρουν κατά πολλές τάξεις μεγέθους, ενώ η περιορισμένη απορρόφηση ενός απομονωμένου φύλλου γραφενίου περιορίζει τη διαμόρφωση που μπορεί να επιτευχθεί σε μία μόνο διέλευση του φωτός. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργα- σίας είναι η μελέτη της κορέσιμης απορρόφησης του γραφενίου, καθώς και η αξιοποίησή της για τον σχεδιασμό μιας διάταξης διαμόρφωσης παλμών στο εγγύς υπέρυθρο. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιείται ένα χρονικά εξαρτώμενο μοντέλο, το οποίο περιγρά- φει την εξέλιξη του πληθυσμού των φορέων εκτός ισορροπίας, καθώς και των θερμοκρασιών του ηλεκτρονικού συστήματος και του πλέγματος κατά την παλμική διέγερση. Παράλληλα, η προκύπτουσα οπτική απόκριση του γραφενίου υπολογίζεται με τη μέθοδο πινάκων μετα- φοράς, επιτρέποντας τη σύνδεση της παροδικής κατάστασης των φορέων με την ανάκλαση, τη διέλευση και την απορρόφηση πολυστρωματικών φωτονικών διατάξεων. Στη συνέχεια, το μοντέλο αξιοποιείται για τη σύγκριση τιμών έντασης κορεσμού, δημο- σιευμένων στη βιβλιογραφία. Η ανάλυση έδειξε ότι η μεγάλη διασπορά των τιμών παραμένει ακόμη και μετά την κανονικοποίησή τους με τη χρήση αναλυτικών σχέσεων που προκύπτουν από το μοντέλο. Επιπλέον, δεν διαπιστώθηκε σαφής εξάρτηση από τη μέθοδο μέτρησης, το υπόστρωμα ή το υλικό υποδοχής, τη μέθοδο παρασκευής ή τον λόγο Raman ID/IG. Έπειτα, η σύγκριση με μετρήσεις από ηλεκτροστατικά ρυθμιζόμενη διάταξη μονοστρωματικού γρα- φενίου έδειξε ότι ένα κοινό σύνολο παραμέτρων του μοντέλου μπορεί να προσεγγίσει τις εξαρτώμενες από το επίπεδο Fermi καμπύλες της μη γραμμικής διέλευσης. Τέλος, το μοντέλο εφαρμόστηκε στον σχεδιασμό μιας ασύμμετρης κοιλότητας Fabry– Pérot, η οποία αποτελείται από ανακλαστήρα Bragg, διηλεκτρικό διαχωριστικό στρώμα, γρα- φένιο και μεταλλικό κάτοπτρο. Η ισχυρότερη διαμόρφωση παλμών επιτεύχθηκε για κοιλό- τητα με διαχωριστικό στρώμα PMMA, πρόσπτωση από την πλευρά του ανακλαστήρα Bragg και τρεις στρώσεις γραφενίου. Σε μήκος κύματος 1579.13 nm, ένας αρχικά μονοκορυφικός Γκαουσιανός παλμός μετασχηματίστηκε σε ανακλώμενα προφίλ με δύο ή τρεις διακριτές κορυφές, ανάλογα με τη μέγιστη προσπίπτουσα ένταση. Η απόκριση αυτή οφείλεται στη δυ- ναμική μεταβολή των απωλειών της κοιλότητας κοντά στη συνθήκη κρίσιμης σύζευξης. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι, υπό συνθήκες συντονισμού, η διάταξη μπορεί να μετατρέ- ψει τη σχετικά ασθενή απορρόφηση του γραφενίου σε ισχυρή χρονική διαμόρφωση του ανα- κλώμενου πεδίου. Οι προτεινόμενες διατάξεις βρίσκονται ήδη σε διαδικασία κατασκευής, με στόχο την πειραματική επιβεβαίωση της προβλεπόμενης λειτουργίας τους ως παθητικών, εξ ολοκλήρου οπτικών διαμορφωτών παλμών. | el |
| heal.advisorName | Lidorikis, Elefterios | en |
| heal.committeeMemberName | Kalfagiannis, Nikolaos | en |
| heal.committeeMemberName | Papageorgiou, Dimitrios | en |
| heal.committeeMemberName | Lidorikis, Elefterios | en |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΜΕΥ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| M.E. Πυθαρά Αγνή (2026).pdf | 9.61 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
