Design and modelling of ring resonators: feasibility study for temperature sensors

Abstract

Ring resonator structures have garnered significant attention in the field of photonics due to their versatile nature. Temperature can influence the refractive index of the materials used in the resonator, which in turn affects the resonance wavelengths and transmission properties. The purpose of this study was to examine how temperature variations impact the performance of ring resonators. By measuring the resonator response at different temperatures and analyzing the data, it is aimed to understand the thermal behavior of the ring resonators, assess their suitability for practical applications and lays the foundation for further advancements in the design and optimization of ring resonator-based systems. Within the scope of this thesis, all-pass and add-drop type ring resonators have been produced, and measurements have been carried out at 25 and 35 degrees Celsius. In addition, numerical calculations and simulations of the ring resonators have been performed and compared with experimental data.

Halka rezonatör yapıları, çok yönlü doğaları nedeniyle fotonik alanında büyük ilgi görmektedir. Sıcaklık, rezonatörde kullanılan malzemelerin kırılma indisi üzerinde etkili olmaktadır, bu da rezonans dalga boylarını ve iletim özelliklerini etkiler. Bu çalışmanın amacı sıcaklık değişimlerinin halka rezonatörlerin performansını nasıl etkilediğini incelemektir. Bu çalışmada, farklı sıcaklıklarda rezanatör tepkisi ölçülerek ve veriler analiz edilerek halka rezanatörlerin termal davranışlarının anlaşılması, pratik uygulamalar için uygunluğunun değerlendirilmesi ve halka rezanatör tabanlı sistemlerin tasasım ve optimizayon konularında temel oluşturulması amaçlanmaktadır. Bu tez kapsamında, all-pas ve add-drop tipi halka rezonatörler üretilmiş olup ölçümler 25 ve 35 Celsius derecede gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, halka rezonatörlerin sayısal hesaplamaları ve simülasyonları gerçekleştirilmiş ve deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır.