Overcoming limitations and enabling novel functionalities in integrated silicon photonics

Autor(es)

Mário César Mendes Machado de Souza

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2017-12-05

Membros da banca

Newton Cesário Frateschi; Paulo Clóvis Dainese Júnior; Lucas Heitzmann Gabrielli; Vilson Rosa de Almeida; Marcelo Luís Francisco Abbade

• Orientador: Newton Cesário Frateschi

Resumo

Após duas décadas de progresso contínuo, a fotônica integrada apresenta-se como uma tecnologia indispensável, exibindo soluções para importantes demandas tecnológicas atuais como o tráfego e processamento de sinais ópticos ultra-rápidos. Ao mesmo tempo, ela permite avanços substanciais em áreas emergentes como o "laboratório-no-chip" (lab-on-a-chip). No entanto, enquanto funcionalidades básicas necessárias para a maioria das aplicações (fontes de luz, moduladores, filtros, linhas de atraso, detectores, etc.) já estão disponíveis em uma variedade de dispositivos e plataformas, alguns desafios ainda permanecem. Nos últimos quatro anos, estivemos interessados em identificar alguns desses desafios e fornecer abordagens interessantes para enfrentá-los. Esta tese, que engloba uma parcela importante dessas investigações, pode ser dividida em dois tópicos. No primeiro, apresentamos microresonadores acoplados como dispositivos que permitem um controle espectral flexível e reconfigurável. Explorando as características desses dispositivos, demonstramos novas funcionalidades como o controle reconfigurável do "splitting" entre ressonâncias, fornecemos novas ferramentas de modelagem como uma teoria de modos acoplados modificada e propomos um modulador que emprega anéis acoplados, capaz de superar a limitação entre eficiência de modulação e largura de banda enfrentada por moduladores baseados em um único anel. No segundo tópico apresentamos o desenvolvimento de um espectrômetro a transformada de Fourier integrado em um chip, utilizando fotônica de silício. Os desafios para obter esse dispositivo, como a não-idealidade inerente à plataforma de silício (dispersão e não-linearidade termo-ótica) são discutidos em detalhe, além da demonstração experimental que indica como tal dispositivo pode abrir caminho para espectrômetros portáteis robustos e econômicos (AU)

• Processo FAPESP: 14/04748-2 - Microcavidades acopladas aplicadas ao processamento de sinais e integração fotônica
• Beneficiário: Mário César Mendes Machado de Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado