ESTUDIO DE FUNCIONALIDADES ÓPTICAS PASIVAS BASADAS EN CRISTALES FOTÓNICOS BIDIMENSIONALES

Autor: MARTÍNEZ ABIETAR ALEJANDRO
Año: 2002
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA
Centro de realización: E.T.S.I. TELECOMUNICACIÓN
Centro de lectura: INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN
Director: MARTÍ SENDRA JAVIER
Tribunal: MESEGUER RICO FRANCISCO JAVIER , HOLADO BOLAÑOS MIGUEL , MARTÍN ANTOLÍN FERRÁN , MÍGUEZ GARCÍA HERNÁN , RAMOS PASCUAL FRANCISCO
Resumen de la tesis

En esta tesis doctoral se pretende estudiar las posibilidades de implementación mediante cristales fotónicos bidimensionales (2D) de diversas funcionalidades ópticas pasivas de uso general en redes ópticas. Concretamente se estudian tres componentes, el acoplador direccional, la unión en Y y el interferómetro Mach-Zehnder, y las funcionalidades que se pueden implementar haciendo uso de ellos, principalmente divisores de potencia y demultiplexores de longitud de onda. En algunos casos, se realizan medidas experimentales en el rango de las microondas para confirmar los resultados obtenidos a partir de la teoría y de las simulaciones. A partir del estudio realizado, el objetivo es conocer qué ventajas presenta la realización de estos dispositivos haciendo uso de cristales fotónicos 2D frente a otros tipos de tecnologías, como por ejemplo, las guías dieléctricas integradas. Se pretende también realizar un análisis de un tipo de guías en cristales fotónicos conocidas como guías de cavidades acopladas. Estas guías soportan modos guiados con unas características altamente interesantes como muy baja velocidad de grupo o elevada dispersión. El objetivo es obtener expresiones teóricas que permitan realizar una caracterización analítica de la propagación en este tipo de guías. Otro objetivo es estudiar la posibilidad de implementar funcionalidades tales como líneas de retardo o compensadores de dispersión a partir de estas guías. Para implementar circuitos ópticos basados en cristales fotónicos, 2D se emplean las estructuras conocidas como cristales fotónicos planares, que son cristales fotónicos 2D de altura finita en los que el confinamiento en el plano se consigue por guiado de índice, del mismo modo que se hace en óptica integrada. En general, los cristales fotónicos planares consisten de un substrato semiconductor de alto índice de refracción en el que se inserta un patrón periódico de agujeros. Sin embargo, esta configuración presenta serios inconvenientes a la hora de implementar circuitos y componentes integrados, comparada con un cristal fotónico 2D ideal de columnas de alto índice en aire. Otro objetivo de la tesis es estudiar una configuración alternativa consistente en una red periódica de columnas de alto índice en un medio dieléctrico de menor índice de modo que se hereden las propiedades de la configuración original de columnas dieléctricas en arie pero consiguiendo a su vez confinamiento en la dirección perpendicular, de modo que se puedan superar las limitaciones inherentes a la tecnología de cristales fotónicos planares de agujeros en semiconductor. Por último, se estudian las propiedades de las bandas de altas frecuencias en cristales fotónicos 2D. Hasta el momento esta región espectral ha recibido poca atención y la comunidad científica se ha centrado en la zona espectral de la banda prohibida fotónica, ya que es ahí donde ocurren fenómenos como la inhibición de la emisión espontánea o la insercción de defectos que permitan el control de la propagación de la luz. Sin embargo, la zona de frecuencias superiores puede presentar también propiedades interesantes (por ejemplo, zonas de baja velocidad de grupo o regiones donde se puede focalizar el haz) que son analizadas a partir de resultados experimentales en el régimen de las microondas.
Materias relacionadas