Modelado de un láser de cavidad externa en tecnología híbrida para circuitos integrados fotónicos

Abstract

[ES] En un circuito integrado fotónico la calidad de funcionamiento está sujeta a las prestaciones de sus componentes, tales como detectores ópticos de bajo ruido, guías de onda de bajas pérdidas y fuentes ópticas robustas y de gran calidad, con anchura de línea reducida y con elevada estabilidad en su frecuencia de operación. Más específicamente, los láseres semiconductores para muchas de sus aplicaciones requieren tener la capacidad de sintonizar su longitud de onda de operación con un ancho de línea estrecho. En este contexto, los láseres de cavidad externa (ECL), que incorporan una cavidad resonante externa y que incluye elementos selectivos de longitud de onda permite el funcionamiento del láser en un único modo con un ancho de línea considerablemente menor que en el caso de láseres DFB por ejemplo. Además se han demostrado su sintonización de longitud de onda en rangos de varias de cenas de nanómetros en banda C+L, con gran pureza espectral y eficiencia. En este proyecto se va a estudiar de forma sistemática las características funcionales de los láseres ECL basados en cavidades externas integradas en nitruro de silicio que emplean estructuras filtrantes basadas en anillos recirculantes con diseño Vernier. Se considerarán especialmente los parámetros que pueden llegar a impactar en su operación (ancho de línea y capacidad de sontinización) y en su rendimiento potencia generada frente a consumo. Además se pretende analizar su estabilidad y robustez ante realimentaciones ópticas espurias generadas por su estructura o por elementos externos.

[EN] In a photonic integrated circuit, the performance quality is subject to the performance of its components, such as low-noise optical detectors, low-loss waveguides and robust, high-quality optical sources, with reduced line width and high stability. at its operating frequency. More specifically, semiconductor lasers for many of their applications require the ability to tune their operating wavelength to a narrow linewidth. In this context, external cavity lasers (ECL), which incorporate an external resonant cavity and include wavelength selective elements, allow laser operation in a single mode with a line width considerably smaller than in the case of conventional lasers. DFB for example. In addition, their wavelength tuning has been demonstrated in ranges of several nanometers in the C+L band, with great spectral purity and efficiency. In this project, the functional characteristics of ECL lasers based on external cavities integrated in silicon nitride that use filter structures based on recirculating rings with Vernier design will be systematically studied. Special consideration will be given to the parameters that may impact its operation (line width and sontinization capacity) and its performance, power generated versus consumption. Furthermore, it is intended to analyze its stability and robustness in the face of spurious optical feedback generated by its structure or by external elements.