Integrated coherent reception and polarization management for next generation access networks. - Sarmiento-Merenguel, Jose Darío (UMA Editorial, 2017)
La fotónica, entendida como la ciencia de generar, detectar y manipular la luz, subyace bajo infinidad de tecnologías desde su aparición a principios de los años 60. Existe un amplio abanico de aplicaciones fotónicas que van, desde los usos más cotidianos (cine 3D), hasta aplicaciones médicas (cirugía láser) pasando por la aplicación más relevante, las comunicaciones ópticas, contando con un papel fundamental en la era de la información. Una de las líneas de investigación más destacadas en el ámbito, es la fotónica integrada, cuya misión es integrar en chip diferentes funcionalidades con el fin de procesar la luz. Entre las principales aplicaciones de los dispositivos fotónicos integrados se pueden encontrar los transmisores y receptores para sistemas de comunicaciones ópticas, enfocados tanto para comunicaciones de largo alcance (“telecom”), como de corto alcance (“datacom”), usadas estas últimas en centros de datos. Otras aplicaciones de la fotónica integrada pueden ser sensores LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), tan importantes en los futuros coches autónomos o dispositivos “lab-on-chip” que implementan baratas y eficientes herramientas de diagnóstico.
En esta Tesis se desarrollan diferentes aportaciones dentro de la fotónica integrada: La primera de ellas es el desarrollo de un controlador de polarización integrado en tecnología de silicio sobre aislante SOI, que supera el balance integrabilidad-prestaciones existente hasta el momento [1]. El dispositivo presenta prestaciones de estado del arte, siendo además compatible con las tecnologías de fabricación CMOS. Además, es sintonizable en la banda C de comunicaciones ópticas y presenta elevadas tolerancias de fabricación. El dispositivo consta de guías rotadoras de polarización y desfasadores de polarización que, además de ser empleados para sintonizar el dispositivo, se usan para compensar los errores de fabricación. La segunda aportación de esta Tesis es el diseño de un receptor coherente con diversidad de polarización en tecnología de fosfuro de indio (InP) que integra monolíticamente la red de diversidad de polarización. Dicha red de diversidad de polarización, publicada en [2], prescinde del uso de separadores de polarización, mejorando así las tolerancias de fabricación del dispositivo. La red de diversidad de polarización propuesta sólo incluye divisores de potencia a 3 dB y cuatro guías de interconexión que han de ser birrefringentes. La tercera y última aportación de la Tesis es un estudio sistemático de las pérdidas por fuga al substrato en guías sub-longitud de onda (SWG) fabricadas en tecnología SOI [3]. Este estudio incluye tanto análisis numérico como validación experimental y propone directrices prácticas para minimizar este tipo de pérdidas. Los resultados obtenidos de esta Tesis han dado lugar a dos publicaciones en revistas internacionales de alto nivel de impacto, así como cinco aportaciones a congresos de ámbito nacional e internacional. Bibliografía: J. D. Sarmiento-Merenguel, et al., “Demonstration of integrated polarization control with a 40 dB range in polarization extinction ratio". Optica 2, 1019-1023 (2015). C. Alonso-Ramos et al., “Polarization-beam-splitter-less integrated dual-polarization coherent receiver,” Opt. Lett., vol. 39, no. 15, pp. 4400– 4403, Aug 2014. J. D. Sarmiento-Merenguel, et al., “Design guidelines for leakage losses in subwavelength grating waveguides". Optics Letters 41 (15), 3443-3446 (2016).
Keywords: Fotónica - Tesis doctorales; Photonics; Integrated-Photonics; Optical-Communications; Coherent-Reception; Subwavelength