Surface-emitting antennas for optical phased arrays based on silicon waveguides - Ginel-Moreno, Pablo (UMA Editorial, 2023)
Las antenas ópticas integradas son elementos fundamentales para muchas aplicaciones, como las interconexiones ópticas, los sistemas LIDAR en chip, la teledetección y las comunicaciones ópticas en espacio libre. Normalmente, las antenas ópticas integradas se diseñan como guías de rejilla con una topología específica para conseguir un comportamiento de radiación concreto en términos de directividad, dirección de radiación o divergencia angular. Sin embargo, existen muchos otros mecanismos diferentes para controlar la emisión de haces ópticos desde antenas de estado sólido, como las nanoantenas plasmónicas, rejillas de cristal líquido o emisores controlados por sistemas microelectromecánicos (MEMS). Sin embargo, una solución de estado sólido que ha ganado mucho impulso en los últimos años es el uso de antenas ópticas integradas para la formación de agrupaciones de antenas controladas por fase (OPAs). El objetivo principal de la investigación llevada a cabo en esta Tesis es el desarrollo de antenas de superficie asistidas por metamateriales SWG para conseguir aperturas a escala milimétrica en plataformas de fotónica del silicio. Estas antenas han sido específicamente diseñadas para poder formar agrupaciones de antenas unidimensionales controladas por fase (OPA-1D). En las guías de onda de silicio sobre aislante de alto contraste, es extremadamente difícil implementar antenas de radiación débil, con longitudes de varios milímetros o más.
En este trabajo se han abordado los retos más relevantes de este tipo de antenas, obteniendo en todos los casos soluciones innovadoras. Como prueba de concepto, se ha propuesto y demostrado experimentalmente por primera vez un concepto radicalmente nuevo para la formación de una agrupación de antenas unidimensional (OPA-1D). Esta solución se caracteriza por utilizar un novedoso esquema de alimentación para iluminar 112 antenas, basado en un deflector de Bragg distribuido (DBD) para irradiar eficazmente haces colimados y orientarlos desde chips fotónicos de silicio utilizando un único elemento de control.
Keywords: Antenas - Innovaciones tecnológicas - Tesis doctorales; Silicon Photonics; Optical Antennas; Optical Phased Array; Metamaterials; Fourier Optics