Towards Compact and High Speed Silicon Modulators

Abstract

Los moduladores son elementos claves para la transmisión de la señal y el procesamiento de la información. Las técnicas de fabricación avanzadas "complementary metal-oxide semiconductor" (CMOS) permiten reducir drásticamente las dimensiones de estos dispositivos de interés para la implementación a gran escala en un chip de silicito a bajo coste. El trabajo realizado en esta tesis se centra en el diseño, la fabricación y la caracterización de estructuras de onda lenta con el objetivo de realizar moduladores compactos y eficientes integrados en un chip de silicio. El trabajo se divide en cuatro capítulos y un capítulo de conclusión y perspectivas. El capítulo uno introduce los fundamentos de física del estado sólido y de los mecanismos básicos de propagación guiada de la luz por reflexión total interna. El capítulo dos presenta los parámetros importantes de los moduladroes electro-ópticos así como un trabajo de recopilación de todos los mecanismos físicos que pueden ser empleados para modular la luz en silicio. Además, se presenta el estado del arte de los moduladores basados en silicio. El capítulo tres presenta el diseño , fabricación y caracterización de un modulador electro-óptico en silicio compacto y eficiente basado en el efecto de onda lenta en una estructura periódica unidimensional integrada, cuya geometría, similar a la de una red de Bragg, permite reducir la velocidad de grupo de un paquetes de ondas. Dicho efecto, se emplea para incrementar la interacción luz-materia y por lo tanto la eficiencia del modulador electro-óptico. El capítulo cuatro demuestra experimentalmente que dicha guía unidimensional periódica puede ser mejorada a fin de conseguir que el efecto de baja velocidad de grupo suceda en un rango mayor de longitudes de onda para posibles aplicaciones como la multiplexación por división de longitudinal de onda. En el capítulo cinco, se proporcionan conclusiones y perspectivas sobre el trabajo realizado.