Resumen de la tesis que presenta Iván Esquivel García como requisito parcial para la obtención
del grado de Maestro en Ciencias en Óptica con orientación en Óptica Física
Estudio de efectos nolineales en la propagación de pulsos ultracortos en guías de onda basadas en nitruro de silicio
Resumen aprobado por:
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Dr. Raúl Rangel Rojo
Director de tesis
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Resumen en español
En este trabajo de tesis, se presenta el estudio de los efectos ópticos nolineales que se pueden observar debido a la propagación de pulsos ultracortos en guías de onda basadas en Si3N4, enfocándose en el ensanchamiento espectral producido por el fenómeno conocido como automodulación de fase. Las guías fueron fabricadas mediante la técnica de fotolitografía. Para esto, primeramente se caracterizaron las condiciones de dispersión y pérdidas, determinando su impacto en la propagación de los pulsos ultracortos. A partir de la evolución espectral de los pulsos ultracortos propagándose en las guías, se estimó el coeficiente nolineal y el índice de refracción nolineal de una guía de onda recta de 3 µm de ancho, única muestra en condiciones adecuadas para la medición, debido a que las demás presentaban defectos de fabricación que impidieron evaluar su respuesta nolineal. Los valores obtenidos para esta guía fueron gamma = 0.22 ± 0.009 m-1W-1 para el coeficiente nolineal y n2 = 2.9 ± 1.2×10-7 cm2/GW para el índice de refracción nolineal. Asimismo, se estudió la propagación de pulsos ultracortos en guías de onda de nanopartículas de oro embebidas en SiO2 con anchos de 10, 15 y 20 µm, fabricadas por medio de la técnica de multi-implantación iónica. Para la guía de 10 µm se obtuvo gamma = 1 ± 0.6 m-1W-1 y n2 = 2 ± 1×10-5 cm2/GW. En la guía de 15 µm, los valores fueron gamma = 0.2 ± 0.1 m-1W-1 y n2 = 5.3 ± 2.6×10-6 cm2/GW. Finalmente, para la guía de 20 µm se obtuvo gamma = 1.2 ± 1.1 m-1W-1 y n2 = 4.2 ± 3.7×10-5 cm2/GW.
Palabras clave: Óptica nolineal, Automodulación de fase, Guías de onda de Si3N4, Pulsos de femtosegundos, Ensanchamiento espectral
Resumen en inglés
In this thesis work, the study of the nonlinear optical effects that can be observed due to the propagation of ultrashort pulses in Si3N4-based waveguides is presented. The work focuses on the spectral broadening produced by the phenomenon known as self-phase modulation. The waveguides were fabricated using the photolithography technique. Initially, the dispersion and loss conditions were characterized to determine their impact on ultrashort pulse propagation. Based on the spectral evolution of the ultrashort pulses propagation in the guides, the nonlinear coefficient gamma and the nonlinear refractive index n2 were estimated for a straight waveguide with a 3 µm width. This specific sample was the only one found to be suitable for the measurement, as the others exhibited manufacturing defects that prevented the evaluation of their nonlinear response. The values obtained for this waveguide were gamma = 0.22 ± 0.009 m-1W-1 for the nonlinear coefficient and n2 = 2.9 ± 1.2×10-7cm2/GW for the nonlinear refractive index. Furthermore, the propagation of ultrashort pulses was studied in gold nanoparticle-embedded SiO2 waveguides with widths of 10, 15, and 20 µm, which were fabricated using the multi-ion implantation technique. For the $10 µm waveguide, the results were gamma = 1 ± 0.6 m-1W-1 and n2 = 2 ± 1×10-5cm2/GW. For the 15 µm waveguide, the values obtained were gamma = 0.2 ± 0.1 m-1W-1 and n2 = 5.3 ± 2.6×10-6cm2/GW. Finally, for the 20 µm waveguide, gamma = 1.2±1.1 m-1W-1 and n2 = 4.2 ± 3.7×10-5 cm2/GW were determined.
Palabras clave: Nonlinear optics, Self-phase modulation, Si3N4 waveguides, Femtosecond pulses, Spectral broadening