Filtros Bragg de respuesta espectral arbitraria para fotónica integrada de silicio

Abstract

Los filtros espectrales resultan de gran interés en diversos ámbitos de aplicación de la tecnología óptica integrada, desde comunicaciones o sensado, hasta la realización de observaciones astronómicas. Las estructuras Bragg, formadas introduciendo un patrón de variación periódico en alguna característica geométrica de las guías integradas, reflejan aquellas longitudes de onda de la luz a las que las reflexiones parciales producidas en cada periodo interfieren constructivamente, permitiendo realizar filtrado espectral. En el caso específico de la plataforma silicon on insulator (SOI), una de las más utilizadas en fotónica integrada, el alto contraste de índice de refracción entre silicio y dióxido de silicio hace las estructuras Bragg especialmente sensibles a pequeñas variaciones dimensionales, dificultando el control preciso de las características del filtro. En esta tesis doctoral, se ha propuesto y analizado una nueva estrategia de diseño de filtros de Bragg en la plataforma SOI, basada en perturbaciones periódicas del campo evanescente de la guía, que solventa algunos de los problemas habituales de las estructuras Bragg en SOI y permite sintetizar respuestas espectrales con formas arbitrarias. El potencial de la técnica propuesta se ha evaluado diseñando filtros con diferentes especificaciones, incluyendo filtros flat-top multicanal para DWDM, o filtros multinotch para eliminar el espectro de emisión de la atmósfera en el infrarrojo medio sobre la luz capturada por los telescopios terrestres. Los filtros diseñados han sido fabricados y los resultados experimentales obtenidos validan la técnica desarrollada en esta tesis. Adicionalmente, se ha llevado a cabo un análisis estadístico sobre el impacto de las imperfecciones de fabricación en las prestaciones de los filtros, esbozando posibles estrategias que permitan mejorar la robustez de futuros diseños.