El desenvolupament de les tecnologies òptiques de transmissió permet disposar hui dia de grans amples de banda i elevades velocitats de transmissió, el que permiteix podrà proporcionar serveis d’una qualitat cada vegada major a un major nombre d’usuaris. Per a donar un pas més en el camp de les comunicacions òptiques és necessari el desenvolupament de dispositius fotònics que puguen realitzar directament en el domini òptic tasques de processat, sense fer una conversió al domini elèctric que limite la velocitat de transmissió final. Una de les possibles alternatives per tal d’aconseguir aquest tipus de dispositius de processat òptic és la utilització d’estructures periòdiques com els cristalls fotònics.
En aquesta tesi doctoral s’ha estudiat la utilització d’estructures periòdiques per a la realització de funcions de processat directament en el domini òptic, com el guiat, la creació de línies de retard i compensadors de dispersió ultracompactes, o la implementació d’una porta lògica XOR basada en elements d’ona lenta. A més d’aquestes funcionalitats, també s’han estudiat diversos aspectes d’interés d’aquest tipus d’estructures periòdiques, com són la influència de la longitud finita en guies de cristall fotònic, l’ús d’estructures d’ona lenta per millorar els efectes no lineals dels materials, o l’increment de les pèrdues de propagació a les regions de baixa velocitat de grup. També s’ha proposat una nova configuració de cristall fotònic consistent en una xarxa de columnes de Silici en un medi de sílice, la qual proporciona una sèrie d’avantatges respecte a les configuracions de forats en un medi d’alt índex utilitzades habitualment.
S’han pogut fabricar i caracteritzar diverses mostres d’algunes de les estructures estudiades teòricament, el que ha permés comprovar que el seu comportament real s’ajusta als resultats obtinguts en la fase de disseny. Cal comentar que, tant en la fase de disseny com en la de fabricació i caracterització experimental, únicament s’han considerat materials compatibles amb la tecnologia de fabricació CMOS utilitzada en la indústria de la microelectrònica (Silici, òxid de Silici y tel•lur de Cadmi). Aquest aspecte és fonamental per tindre un procés de fabricació que siga senzill i barat, el que possibilitaria la fabricació a gran escala d’aquest tipus de dispositius fotònics y la seua entrada en el mercat de les telecomunicacions.