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Type: DISSERTAÇÃO
Degree Level: Mestrado
Title: Projeto, caracterização e análise de microrressonadores óticos acoplados em plataforma SOI
Title Alternative: Design, characterization and analysis of coupled optical microresonators on SOI platform
Author: Rezende, Guilherme Fórnias Machado de, 1991-
Advisor: Frateschi, Newton Cesário, 1962-
Abstract: Resumo: Microrressonadores óticos são blocos fundamentais para a integração fotônica. A busca por transmissão de sinais cada vez mais rápidos (atualmente, em dezenas de Gbps) faz com que novos projetos de combinações topológicas entre microanéis sejam exigidos constantemente. Quando aplicados ao processamento de sinais fotônicos, as características de um microrressonador ¿ a saber, espaçamento espectral livre, fator de qualidade e finesse ¿ costumam funcionar como figuras de mérito para avaliar sua capacidade de processamento, filtragem e modulação. Uma estratégia para o aumento da densidade espectral de resposta de transmissão utilizada neste trabalho consiste em acoplar microanéis menores no interior de um maior, mantendo-se o tamanho compacto original do ressonador maior. Neste trabalho, elaboramos uma ferramenta de projeto objetivando prever e descrever as características espectrais deste tipo de dispositivo. Para tanto, foram utilizados o Método de Matriz de Espalhamento, a Teoria de Modos Acoplados e a generalização e sistematização da Regra de Mason para o Ganho de Grafos Direcionais. Nossa ferramenta permite compreender as diferentes combinações de caminhos óticos executados pela luz no interior das cavidades, resolve analiticamente o espectro de transmissão de microanéis acoplados e providencia uma análise da potência ótica no interior de cada cavidade, provendo uma comparação eficiente com os resultados da Teoria de Modos Acoplados. Comparando as previsões teóricas com medidas de caracterização de dispositivos fabricados, encontramos a necessidade de reformulação das ideias dos chamados modos escuros ¿ os quais não são excitados dependendo da forma na qual o sistema é bombeado ¿ para descrição destes sistemas fotônicos

Abstract: Microring resonators are building block for photonic integration. The demand for faster signal transfer (nowadays, in the orders of Gbps) constantly requires new designs of topological combinations between microrings. When applied to photonic signal processing, their characteristics of free spectral range, quality factor and finesse are used as figure of merit in order to evaluate their capacity of processing, filtering and modulation. A strategy for enhancing the spectral density of transmission response, used in this work, consists in coupling smaller microrings inside a bigger one, keeping the original compact size of the bigger resonator unchanged. In this work, we elaborated a design tool in order to predict and describe the behavior of spectral characteristics of this kind of device. For that purpose, it was used the Scattering Matrix Method, the Coupled Mode Theory and the generalization and systematization of Mason¿s Rule for the Gain of Directional Graphs. Our tool provides a full understanding of all combinations of optical path inside the cavities, solve analytically the transmission spectrum of the coupled microrings and provides an optical power analysis inside each cavity, implying an efficient comparison with the results of Coupled Mode Theory. By comparing theoretical predictions with the measurements of characterization of fabricated devices, we found the necessity of reformulation of the ideas of the so-called dark states ¿ those which are not excited depending the way the system is pumped ¿ for describing theses photonic systems
Subject: Microrressonadores (Optoeletrônica)
Teoria de modos acoplados
Editor: [s.n.]
Citation: REZENDE, Guilherme Fórnias Machado de. Projeto, caracterização e análise de microrressonadores óticos acoplados em plataforma SOI. 2015. 104 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/276922>. Acesso em: 3 mai. 2019.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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