Capmany Francoy, JoséCatalá-Lahoz, Cristina2025-11-242025-11-242025-10-172025-11-24https://riunet.upv.es/handle/10251/230389[ES] La fotónica de microondas integrada promete front-ends de radiofrecuencia que combinan el ancho de banda óptico y las bajas pérdidas con la reconfigurabilidad de la electrónica moderna. Sin embargo, su implantación práctica sigue limitada por la distorsión por intermodulación, la escasa agilidad de los filtros, la escalabilidad arquitectónica y la estabilidad del encapsulado. Esta tesis aborda estos cuatro cuellos de botella y demuestra una vía coherente hacia procesadores fotónicos definidos por software. En primer lugar, se presenta un modelo analítico de la modulación Mach-Zehnder biparalela bajo excitación multifrecuencia que aclara el compromiso entre ruido y linealidad que rige los enlaces analógicos. A continuación, se implementan dos estrategias ópticas de linealización complementarias, el filtrado programable de la banda portadora y la dispersión de Brillouin estimulada en chip, que elevan el rango dinámico libre de espurias más allá de 120 dB/Hz^(2/3) sin sacrificar eficiencia óptica. En segundo lugar, se introduce un interferómetro Mach-Zehnder asistido por anillos que compila directamente las especificaciones de un filtro digital en un diseño fotónico de silicio; combinado con un algoritmo de sintonización térmica sin monitores, el dispositivo ofrece resolución sub-gigahercio en una banda ajustable continua de 5-40 GHz y mantiene 30 dB de rechazo en la banda de parada, reduciendo la magnitud del vector de error por debajo del 3,5% para señales 256-QAM. Por último, una malla de guías de onda hexagonal no uniforme que incorpora celdas defectuosas y cavidades Vernier logra ampliar diez veces el rango libre espectral, hasta 133 GHz, y comprime la ventana temporal de muestreo a picosegundos de un solo dígito dentro de una huella compacta. En conjunto, estos resultados llevan la IMWP más allá de los prototipos de laboratorio y sientan una base sólida para procesadores fotónicos con ancho de banda de terahercios, actualizables sobre el terreno y capaces de unificar el procesamiento de información clásica, cuántica y neuromórfica en un único sustrato definido por software.[CA] La fotònica de microones integrada promet front-ends de radiofreqüència que combinen l'amplada de banda òptica i les baixes pèrdues amb la reconfigurabilitat de l'electrònica moderna. Tanmateix, el seu desplegament pràctic continua frenat per la distorsió per intermodulació, la limitada agilitat dels filtres, l'escalabilitat arquitectònica i l'estabilitat de l'encapsulat. Aquesta tesi aborda estos quatre colls de botella i demostra un camí coherent cap a processadors fotònics definits per programari. En primer lloc, es presenta un model analític de la modulació Mach-Zehnder biparal·lela sota excitació multifreqüència que clarifica el compromís entre soroll i linealitat que regeix els enllaços analògics. Tot seguit, s'implementen dues estratègies òptiques de linealització complementàries, el filtratge programable de la banda portadora i la dispersió de Brillouin estimulada en xip, que eleven el rang dinàmic lliure d'esporàdiques per damunt de 120 dB/Hz^(2/3) sense sacrificar l'eficiència òptica. En segon lloc, s'introdueix un interferòmetre Mach-Zehnder assistit per anells que compila directament les especificacions d'un filtre digital en un disseny fotònic de silici; combinat amb un algorisme de sintonia tèrmica sense monitors, el dispositiu proporciona resolució sub-gigahertz en una banda ajustable contínua de 5-40 GHz i manté 30 dB de rebuig en la banda de parada, reduint la magnitud del vector d'error per davall del 3,5% per a senyals 256-QAM. Finalment, una malla de guies d'ona hexagonal no uniforme que incorpora cel·les defectuoses i cavitats Vernier aconsegueix ampliar deu vegades el rang lliure espectral, fins a 133 GHz, i comprimeix la finestra temporal de mostreig a picosegons d'una sola xifra dins d'una petjada compacta. En conjunt, estos resultats impulsen la IMWP més enllà dels prototips de laboratori i posen els fonaments d'uns processadors fotònics amb amplada de banda de terahertz, actualitzables in situ i capaços d'unificar el processament d'informació clàssica, quàntica i neuromòrfica en un únic substrat definit per programari.[EN] Integrated microwave photonics promises radio-frequency front ends that combine optical bandwidth and low loss with the configurability of modern electronics. Yet practical deployment is still curbed by intermodulation distortion, limited filter agility, architectural scalability and package stability. This dissertation addresses those four bottlenecks and demonstrates a cohesive route toward software-defined photonic processors. First, an analytical model of dual-parallel Mach-Zehnder modulation under multi-tone excitation clarifies the noise-linearity trade-off that governs analogue links. Two complementary optical linearization strategies, programmable carrier-band filtering and on-chip stimulated Brillouin scattering, are then implemented, raising the spurious-free dynamic range beyond 120 dB/Hz^(2/3) without sacrificing optical efficiency. Second, a ring-assisted Mach-Zehnder interferometer is introduced that compiles digital filter specifications directly into a silicon-photonic layout; paired with a monitor-free thermal-tuning algorithm, the device delivers sub-gigahertz resolution over a continuously tunable 5-40 GHz band and maintains 30 dB stop-band rejection, reducing error-vector magnitude below 3.5% for 256-QAM signals. Finally, a non-uniform hexagonal waveguide mesh incorporating defect cells and Vernier cavities achieves a ten-fold extension of free-spectral range, to 133 GHz, and compresses the temporal sampling window to single-digit picoseconds within a compact footprint. Collectively, the results advance IMWP beyond laboratory prototypes, laying a credible foundation for terahertz-bandwidth, field-upgradable photonic processors that can unify classical, quantum and neuromorphic information processing within a single, software-defined substrate.177Reserva de todos los derechosProgrammable photonicsIntegrated opticsMicrowave photonicsIntegrated microwave photonics (IMWP)Photonic integrated circuits (PIC)RF photonic linksStimulated Brillouin scattering (SBS)Programmable photonic filtersRing-assisted Mach–Zehnder interferometer (RAMZI)Fotónica de microondas integrada (IMWP)Circuitos fotónicos integrados (PIC)Dispersión Brillouin estimulada (SBS)Interferómetro Mach–Zehnder asistido por anillos (RAMZI)Procesadores fotónicos programableTesis doctoral10.4995/Thesis/10251/230389Abierto07.- Asegurar el acceso a energías asequibles, fiables, sostenibles y modernas para todos08.- Fomentar el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo, y el trabajo decente para todos09.- Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación11.- Conseguir que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles12.- Garantizar las pautas de consumo y de producción sostenibles