Esta tesi estudia els làsers de fibra òptica per a aplicacions de fotònica de microones. Les prestacions de la tecnologia electrònica en estes aplicacions estan limitades per a freqüències de treball de desenes de GHz. En este context, la tecnologia òptica ha trobat aplicacions potencials amb la finalitat d’estendre les especificacions de sistemes de microones tradicionals. Particularment, els làsers de fibra es presenten com a fonts òptiques fiables de cost reduït,  les quals estan guanyant interès com a solucions compactes en comparació amb els làsers d’estat sòlid. L’objectiu d’esta tesi es el disseny, fabricació i caracterització de làsers de fibra com a fonts òptiques compactes amb aplicacions de fotònica de microones, com son la generació d’ones a la banda de microones-mil·limètriques i la conversió analògic-digital assistida òpticament.

En esta tesi es presenta el desenvolupament d’un làser de fibra de realimentació distribuïda capaç d’emetre en dos longituds d’ona en règim continu per a la generació de senyals de microones per fotomesclat. La cavitat òptica està constituïda per una xarxa de difracció de Bragg gravada en una fibra dopada amb erbi, en la qual s’apliquen dos desfasaments puntuals. La sintonització dinàmica de la diferència de freqüència dels dos modes emesos es porta a terme mitjançant l’ús de dos actuadors piezoelèctrics controlats per una font de tensió contínua. Després de la fotodetecció de la eixida del làser s’obté un senyal de microones amb un rang de sintonització continu de 0.12 a 7 GHz. La màxima freqüència de sintonització ve limitada per l’ample de banda espectral de la xarxa de difracció. Per això s’ha estudiat una segona configuració del làser amb la finalitat d’incrementar el rang de sintonització. L’ implementació de dos cavitats de realimentació distribuïda amb diferents freqüències d’emissió en la mateixa fibra dopada permet un control més versàtil de les freqüències d’emissió d’ambdós modes òptics. Aquesta font altament compacta i senzilla es capaç de proporcionar un senyal fotogenerat amb un rang de sintonització de 0.72 a 92 GHz.

També es proposen distints làsers de fibra polsats mode-locked per a aplicacions de conversió analògic-digital assistida òpticament. S’han estudiat diferents tècniques actives i passives de mode-locking en làsers de fibra dopada amb erbi orientades a complir requeriments en termes de freqüència de repetició, ample temporal dels pols i soroll jitter. El disseny actiu de mode-locking harmònic s’ha portat a terme mitjançant moduladors òptics de gran ample de banda en la cavitat òptica, mentre que per al mode-locking passiu s’han utilitzat absorbents saturables de semiconductor. També s’ha explorat l’ús de fibres polaritzadores i s’ha demostrat la possibilitat de control del règim mode-locking a través de l’ajust de l’estat de polarització. Els diferents esquemes de mode-locking han permès obtenir freqüències de repetició de desenes de GHz, amples de pols per baix del pico segon i sorolls jitter inferiors a 180 fs.

Apart dels absorbents saturables de semiconductor, nanotubs de carboni monocapa han mostrat unes propietats no lineals ultra ràpides adequades per a làsers de fibra mode-locked passius. En els últims anys s’han proposat làsers de fibra mode-locked passius, els quals utilitzen nanotubs de carboni com absorbent saturable, invertint un gran esforç en la integració d’aquests nanotubs en cavitats de fibra òptica. La tesi també tracta sobre l’estudi d’una nova tècnica per a la inclusió de nanotubs de carboni en fibres òptiques, en la qual s’utilitzen xarxes de difracció de Bragg inclinades par a possibilitar la interacció de la llum amb els nanotubs. Utilitzant aquest dispositiu s’han demostrat efectes de commutació òptica ultra ràpida gràcies a la no linealitat dels nanotubs.