Slow Light Effects in Photonic Integrated Circuits with Application to Microwave Photonics

Abstract

Esta tesis doctoral tiene como objetivo el diseño y la implementación de dispositivos ópticos novedosos capaces de realizar tareas de procesado de señales de rediofrecuencia, concretamente en las bandas de microondas y milimétricas, explotando para ello efectos de luz lenta que tienen lugar sobre algunos medios físicos que presentan características especiales. Con este propósito, se han investigado estructuras basadas en tecnología de semiconductor en guiaonda, además de estructuras de naturaleza resonante sobre circuitos en silicio y compuestos híbridos fabricados con materiales activos pertenecientes a los grupos III-V sobre silicio. En concreto, se han prouestos diferentes circuitos ópticos capaces de desarrollar tareas propias de desfasador y retardadeo verdadero de banda ancha para señales de radiofrecuncia. El comportamiento de dichos circuitos ópticos bajo estudio se ha caracterizado mediante modelado teórico, quedando éstos adecuadamente validados a través de resultados experimentales. En primer lugar, se han llevado a cabo estudios concernientes a la degradación producida por ruido en estructuras desfasadores formadas por amplificadores ópticos de semiconductor. Como resultado, se ha propuesto una nueva estructura que ha revertido en un rendimiento optimizado en términos de ruido sin que ello suponga una alteración en su funcionnalidad básica como desfasador. Esta estructura desfasadora ha sido el elemento clave en el ensamblado de un filtro elimina banda sintonizable. En segundo lugar, se han utilizado diferentes configuraciones basadas en anillos de silicio con dimensiones micrométricas para el desarrollo e implementación de diferentes procesadores de señal, tales como filtros reconfigurables y sintonizables y retardadores multicanal. Concretamente, se ha introducido un nuevo concepto inspirado en la técnica conocida como SCT, cuyo beneficio redunda en un aumento considerable del ancho de banda útil de las señales de radiofrecuencia a procesar gracias a