Estudio del régimen de propagación no lineal en guías de nitruro de silicio

Abstract

In this work the study of the nonlinear propagation regime in integrated optical waveguides is carried out, with special emphasis on waveguides with silicon nitride core. Recently an increasing interest in this material has been observed due to the limitations of silicon, the most used material in photonic devices, in relation to the intensity of the signals transported. Owing to this limitation, research has focused on the use of other materials and on the engineering of dispersion to reduce these limiting effects. In recent years, a series of features have been demonstrated based on nonlinear interactions, such as Raman lasers, miniature oscilloscopes, wavelength convertors, etc. These features make use of the increased capacity of the waveguides for this type of interaction. The nonlinear propagation regime is analysed using the nonlinear Schrödinger equation to the entire optical spectrum. In particular, the effect caused by the propagation of a high intensity short pulse through the waveguide is analysed in relation to its temporal shape and its frequency spectrum.

En este trabajo se realiza el estudio del régimen de propagación no lineal en guías de onda integradas, con especial énfasis en las guías con núcleo de nitruro de silicio. Recientemente se ha visto un notable incremento del interés por este material debido a las limitaciones del silicio, el material más utilizado en dispositivos fotónicos, en relación a la intensidad de las señales transportadas. Debido a esta limitación, la investigación se ha centrado en el uso de otros materiales y en el diseño de la dispersión para reducir estos efectos limitantes. En los últimos años se han demostrado una serie de funcionalidades basadas en interacciones no lineales, como los láseres Raman, generadores de peine de frecuencias, amplificadores paramétricos, osciloscopios en miniatura, conversores de longitud de onda, etc. Estas funcionalidades hacen uso de la capacidad incrementada de las guías de onda para este tipo de interacción. Se analiza el régimen de propagación no lineal de guías de onda basadas en nitruro de silicio usando la ecuación no lineal de Schrödinger sobre todo el espectro óptico. En particular se analiza el efecto que provoca la propagación de un pulso intenso de corta duración por la guía de onda en relación a su forma temporal y espectro en frecuencia.

En aquest treball es realitza un estudi del règim de propagació no lineal en guies de ona integrades, amb especial èmfasi en les guies de onda amb nucli de nitrur de silici. Recentment s¿ha vist un notable increment del interès per aquest material degut a les limitacions del silici, el material més utilitzat en dispositius fotònics, en relació a la intensitat de les senyals transportades. Degut a aquesta limitació, la investigació s¿ha centrat en l¿ús d¿altres materials i en el disseny de la dispersió per reduir aquests efectes limitants. En els últims anys s¿ha anat demostrant una sèrie de funcionalitats basades en interaccions no lineals, com els làsers Raman, generadors de pinta de freqüència, amplificadors paramètrics, oscil·loscopis en miniatura, convertidors de longitud d¿ona, etc. Aquestes funcionalitats fan ús de la capacitat incrementada de les guies d¿ona per a aquest tipus d¿interacció. En aquest treball s¿analitza el règim de propagació no lineal en guies d¿ona basades en nitrur de silici usant l¿equació no lineal de Schrödinger a tot l¿espectre òptic. En concret s¿analitza l¿efecte que provoca la propagació d¿un pols intens de curta duració per la guia d¿ona en relació a la seua forma temporal i al seu espectre en freqüència.