Optimisation of nonlinear photonic devices: design of optical fibre spectra and plasmonic systems

Abstract

El propósito de esta tesis es diseñar y optimizar dispositivos fotónicos en el régimen no lineal. En particular, se han elegido dos tipos de dispositivos, que se clasifican según los fenómenos físicos de interés. La primera clase corresponde a fibras convencionales o de cristal fotónico, diseñadas para que la dinámica temporal de los paquetes de onda que se propagan en su interior genere espectros con las características deseadas, en el contexto del supercontinuo. La segunda clase explota la fenomenología espacial asociada a las ondas electromagnéticas que se propagan sobre la superficie de un metal. Estas ondas permiten, desde diseñar dispositivos tipo chip fotónico cuyas dimensiones típicas están muy por debajo de la longitud de onda de la luz, hasta la generación de estados no lineales híbridos de dinámica singular. Todos estos efectos tienen lugar dentro del marco proporcionado por las ecuaciones de Maxwell macroscópicas, las cuales han sido resueltas numéricamente. En algunos casos se emplean grandes aproximaciones teóricas para estudiar sistemas 1D, mientras que en otros se integran directamente en 3D. En el caso en el que la optimización del dispositivo resulta no trivial tras haber adquirido un conocimiento teórico profundo del mismo, se emplea una novedosa herramienta numérica que nace de la combinación de algoritmos genéticos con plataforma Grid.