Coupling techniques between dielectric waveguides and planar photonic crystals

Abstract

El objetivo de esta tesis es la investigación de estructuras y técnicas de acoplo para minimizar las pérdidas de acoplo entre guías dieléctricas y cristales fotónicos planares. En primer lugar se ha estudiado el modelado del acoplo entre guías dieléctricas y guías en cristal fotónico así como la influencia de los principales parámetros del cristal en la eficiencia de acoplo. Se han obtenido expresiones cerradas para las matrices de reflexión y transmisión que caracterizan totalmente el scattering que ocurre en el interfaz formado entre una guía dieléctrica y una guía en cristal fotónico. A continuación y con el fin de mejorar la eficiencia de acoplo desde guías dieléctrica de anchura arbitraria, se ha propuesto como contribución original una técnica de acoplo basada en la introducción de defectos puntuales en el interior de una estructura de acoplo tipo cuña realizada en el cristal fotónico. Diferentes soluciones, incluida los algoritmos genéticos, han sido propuestas con el objetivo de conseguir el diseño óptimo de la configuración de defectos. Una vez conseguido un acoplo eficiente desde guías dieléctricas a guías en cristal fotónico, se ha investigado el acoplo en guías de cavidades acopladas. Como contribución original se ha propuesto una técnica de acoplo basada en la variación gradual del radio de los defectos situados entre cavidades adyacentes. Además, se ha realizado un riguroso análisis en el dominio del tiempo y la frecuencia de la propagación de pulsos en guías acopladas de longitud finita. Dicho estudio ha tenido como objetivo la caracterización de la influencia de la eficiencia del acoplo en los parámetros del pulso. Finalmente, se han presentado los procesos de fabricación y resultados experimentales de las estructuras de acoplo propuestas.