Capmany Francoy, JoséBoegarts, WimDiego Navarro, Vicent2025-07-142025-07-142025-07-082025-07-14https://riunet.upv.es/handle/10251/223334[ES] Este Trabajo de Fin de Grado se enmarca en los ámbitos de la fotónica, electrónica y programación y tiene como objetivo el desarrollo, mejora y validación de un sistema de medición de potencia óptica multicanal, orientado específicamente a su uso en circuitos fotónicos integrados programables (PICs). El proyecto ha sido desarrollado en el Photonics Research Group de la Universidad de Gante (UGent), en colaboración con el profesor Wim Bogaerts, experto internacional en el campo. El sistema parte de una placa electrónica previamente existente, equipada con cuatro fotodetectores (PDs) conectados a un microcontrolador Arduino. Este se encarga de leer la señal eléctrica convertida desde la potencia óptica entrante, ajustando automáticamente la ganancia para evitar saturaciones y mejorar la precisión de la medición. Desde el inicio del trabajo se realizó un análisis en profundidad del hardware y software existentes, que posteriormente permitió reformular y optimizar la arquitectura del sistema, tanto a nivel electrónico como de programación. Entre las principales tareas realizadas destacan: -Rediseño del código C++ del firmware del Arduino, incluyendo una lógica adaptativa de selección de ganancia en función de la tensión medida. - Creación de un protocolo de comunicación robusto entre Arduino y una interfaz en Python, con manejo de errores y mensajes especiales (flags) que permiten detectar condiciones de saturación o ausencia de señal. -Reorganización de los umbrales de tensión para cada nivel de ganancia, con posibilidad de modificación futura mediante constantes definidas al inicio del código. -Implementación de funciones de interpolación lineal en Python, asociadas a curvas de calibración obtenidas en el laboratorio para cada una de las cuatro ganancias disponibles. -Desarrollo de herramientas gráficas y scripts en Python para validar experimentalmente las mediciones, visualizar los resultados y ajustar offsets observados entre la potencia real y la estimada. A través del proceso de calibración y validación, el sistema ha demostrado ser capaz de medir potencias ópticas desde 0 dBm hasta aproximadamente -40 dBm consiguiendo así el objetivo inicial el trabajo. Este rango de detección convierte al dispositivo en una herramienta especialmente útil para entornos de laboratorio en los que se requiere monitorizar múltiples salidas ópticas simultáneamente sin recurrir a equipos comerciales más costosos y menos adaptables. Se ha documentado cuidadosamente todo el flujo de trabajo, permitiendo que el sistema sea escalable a muchos más canales. De hecho, es uno de los objetivos que se intentarán cumplir antes del fin de la estancia en Gante. La solución final destaca por ser económica, flexible y está pensada para integrarse en la caracterización automatizada de chips fotónicos desarrollados por el grupo de investigación. Este trabajo no solo proporciona una mejora tangible del sistema original, sino que constituye una base sólida para futuros desarrollos, como la extensión a más canales o la integración con bancos de pruebas fotónicos completos. En cuanto al trabajo experimental: Durante el desarrollo del proyecto, he trabajado diariamente en el laboratorio enfrentándome directamente a la instrumentación necesaria para realizar las mediciones. He utilizado equipos como láseres de fibra, divisores ópticos, acopladores, atenuadores y medidores de potencia, entre otros, para configurar y verificar las condiciones de entrada al sistema. Esta experiencia práctica ha sido clave para entender el comportamiento real del hardware, realizar las calibraciones necesarias y validar experimentalmente el funcionamiento completo del dispositivo.[EN] This Bachelor's Thesis falls within the fields of photonics, electronics, and programming, and aims to develop, improve, and validate a multichannel optical power measurement system, specifically designed for use with programmable photonic integrated circuits (PICs). The project was carried out at the Photonics Research Group of Ghent University (UGent), in collaboration with Professor Wim Bogaerts, an international expert in the field. The system builds upon a previously existing electronic board equipped with four photodetectors (PDs) connected to an Arduino microcontroller. This microcontroller reads the electrical signal converted from the incoming optical power, automatically adjusting the gain to avoid saturation and improve measurement accuracy. From the beginning of the project, an in-depth analysis of the existing hardware and software was conducted, which later enabled a complete redesign and optimization of the system's architecture, both in terms of electronics and programming. The main tasks carried out include: -Redesign and modularization of the Arduino firmware (C++), incorporating adaptive logic for gain selection based on the measured voltage. -Creation of a robust communication protocol between the Arduino and a Python interface, with error handling and special messages (flags) to detect saturation or signal loss conditions. -Reorganization of the voltage thresholds for each gain level, allowing future modification through defined constants at the beginning of the code. -Implementation of linear interpolation functions in Python, based on calibration curves obtained in the laboratory for each of the four available gain settings. -Development of graphical tools and Python scripts to experimentally validate the measurements, visualize the results, and correct offsets observed between the real and estimated optical power. Through the calibration and validation process, the system has proven capable of measuring optical powers ranging from 0 dBm down to approximately -40 dBm, thus achieving the initial goal of the project. This detection range makes the device particularly useful in laboratory environments where monitoring multiple optical outputs simultaneously is required, without relying on more expensive and less flexible commercial equipment. The entire workflow has been thoroughly documented, enabling the system to be scalable to many more channels. In fact, this is one of the goals to be addressed before the end of the internship in Ghent. The final solution stands out for being cost-effective, flexible, and designed to be integrated into the automated characterization of photonic chips developed by the research group. This work not only provides a tangible improvement over the original system but also establishes a solid foundation for future developments, such as extension to more channels or integration with complete photonic test benches. Experimental Work: During the development of the project, I worked daily in the laboratory, directly engaging with the instrumentation required for measurements. I used equipment such as fiber lasers, optical splitters, couplers, attenuators, and power meters, among others, to configure and verify the input conditions of the system. This hands-on experience was essential for understanding the real behavior of the hardware, performing the necessary calibrations, and experimentally validating the full operation of the device.95Reserva de todos los derechosCaracterización automatizadaFotodiodosMicrocontrolador ArduinoGanancia automáticaPythonFirmwarePlaca electrónicaCurvas de calibraciónSistema multicanalLáseres de fibraDivisores ópticosMedidores de potenciaMonitorización simultáneaOptical measurementAutomated characterizationCalibration curvesElectrical signalOptical signalLinear interpolationCommunication protocolsFirmware designError handlingOptical splittersPower metersImprovement of the original systemIntegrationFuture developmentMeasurement accuracyDynamic measurement range.Grado en Ingeniería Física-Grau en Enginyeria FísicaProyecto/Trabajo fin de carrera/gradoAbierto