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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Overcoming limitations and enabling novel functionalities in integrated silicon photonics : Superando limitações e possibilitando novas funcionalidades em fotônica de silício integrada
Title Alternative: Superando limitações e possibilitando novas funcionalidades em fotônica de silício integrada
Author: Souza, Mário César Mendes Machado de, 1988-
Advisor: Frateschi, Newton Cesário, 1962-
Abstract: 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

Abstract: After two decades of continuous progress, integrated photonics has proven its indisputable role as an enabling technology. It addresses important technological demands of our time such as ultrafast optical data transfer and processing while allowing substantial progress in emerging areas, including lab-on-a-chip. Although the basic functionalities required for most applications (light sources, modulators, filters, delay lines, detectors, etc.) are now available in a variety of designs and platforms, a few challenges remain and room for improvement can still be found. During the last four years, we have been interested in identifying some of these challenges and in providing interesting approaches to tackle a handful. This thesis, encompassing an important share of such investigations, can be divided into two topics. First, we present coupled microresonators as devices allowing for flexible and reconfigurable spectral control. Exploiting these devices, we demonstrate novel functionalities like the reconfigurable resonance-splitting control, we provide novel modeling tools such as a modified coupled mode theory, and we propose a coupled-ring modulator that overcomes the trade-off between modulation efficiency and bandwidth faced by single microrings modulators. The second topic addresses the realization of an on-chip Fourier transform spectrometer using silicon photonics. We discuss the challenges of realizing such device due to non-idealities inherent to the silicon platform (dispersion and thermo-optic non-linearity) and we provide an experimental demonstration indicating how this device can pave the way for robust and cost-effective portable spectrometers
Subject: Fotônica integrada
Microresonadores (Optoeletrônicos)
Espectrômetro
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: SOUZA, Mário César Mendes Machado de. Overcoming limitations and enabling novel functionalities in integrated silicon photonics: Superando limitações e possibilitando novas funcionalidades em fotônica de silício integrada. 2017. 116 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/330859>. Acesso em: 3 mai. 2019.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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