Estudo da integração das operações de divisão e rotação de polarização em fotônica de silício

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rumaldo Bustamante, Yesica Raquel, 1985-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632760
Resumo: Orientador: Hugo Enrique Hérnandez-Figueroa
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spelling Estudo da integração das operações de divisão e rotação de polarização em fotônica de silícioStudy of the integration of polarization division and rotation operations in silicon photonicsPolarizaçãoGuia de ondas óticasFotônica integradaTelecomunicaçõesRotoresPolarizationOptical waveguideIntegrated photonicsTelecommunicationsRotorsOrientador: Hugo Enrique Hérnandez-FigueroaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: O crescimento do tráfego da Internet nos sistemas de comunicações ópticas nos últimos anos requer uma constante evolução da tecnologia para poder suprir a demanda de largura de banda. As abordagens promissoras para atender essa demanda são o uso de formatos de modulação avançados e detecção coerente, que proporcionam maior eficiência espectral. No futuro, é esperado que os transceptores ópticos coerentes se tornem componentes chaves nas redes de curto e médio alcance e, por consequência, o tamanho e o custo em volume desses componentes precisam ser significativamente reduzidos. Deste modo, emerge a necessidade do desenvolvimento de transceptores ópticos coerentes ultracompactos e integrados, atendendo aos requisitos padrões de consumo de energia e superando as desvantagens de arquitetura discreta em relação ao tamanho e custo. Neste contexto, circuitos integrados fotônicos, construídos na plataforma de silício sobre isolante, surgem como uma tecnologia promissora que permite a integração monolítica de dispositivos ópticos e elétricos, devido à compatibilidade com a tecnologia metal-óxido-semicondutor complementar. Além disso, este tipo de tecnologia oferece alta integração e baixo custo em volume. Tais circuitos integrados fotônicos de alta densidade são possíveis devido ao alto contraste do índice de refração entre os materiais do núcleo e do revestimento. No entanto, o alto contraste de índice provoca alta birrefringência. Neste cenário, o estudo das operações de divisão e rotação de polarização em fotônica integrada é fundamental tanto para os transceptores ópticos coerentes que multiplexam o sinal em polarização, quanto na construção de circuitos com diversidade de polarização, para solucionar os efeitos de birrefringência de silício sobre isolante. Esta tese propõe o estudo da integração das operações de divisão e rotação de polarização através do desenvolvimento do divisor e rotor de polarização fabricado com a tecnologia silício sobre isolante, compatível com processos padrões. Foram propostas duas abordagens para o desenvolvimento do divisor e rotor de polarização. A primeira abordagem é baseada no interferômetro mach-zehnder apresentando valores experimentais máximos de perda de inserção de 2,0 dB, perda de conversão por polarização de 5,62 dB e crosstalk de 8,06 dB na banda C. A segunda abordagem é baseada em acopladores direcionais apresentando valores experimentais máximos de perda de inserção de 1,5 dB, perda de conversão por polarização de 1,88 dB e crosstalk de 23 dB, também na banda CAbstract: The growth of Internet traffic in optical communication systems in recent years requires a constant evolution of technology to be able to supply the demand for bandwidth. The promising approaches to supply this demand are the use of advanced modulation formats and coherent detection, which provide greater spectral efficiency. In the future, coherent optical transceivers are expected to become key components in short- and mid-range networks, therefore the size and volume cost of these components need to be significantly reduced. Thus, the need for the development of ultracompact and integrated coherent optical transceivers emerges, attending the standard energy consumption requirements and overcoming the disadvantages of discrete architecture in terms of size and cost. In this context, photonic integrated circuits, built on the silicon on insulator platform, appear as a promising technology that allows the monolithic integration of optical and electrical devices, due to the compatibility with the complementary metal-oxide-semiconductor technology. In addition, this type of technology offers high integration and for mass-production. Such high-density photonic integrated circuits are possible due to the high contrast of the refractive index between the core and the cladding materials. However, the high index contrast causes high birefringence. In this scenario, the study of polarization division and rotation operations in integrated photonics is fundamental for coherent optical transceivers that multiplex the polarization signal and the construction of circuits with polarization diversity to overcome the effects of birefringence of silicon on insulator. This thesis proposes the study of the integration of polarization division and rotation operations through the development of the polarization splitter rotator device manufactured with silicon on insulator technology, compatible with standard processes. Two approaches were proposed for the development of the divisor and polarization rotor. The first approach is based on the mach-zehnder interferometer exhibiting maximum values experimental of insertion loss of 1.5 dB, polarization conversion loss of 5.62 dB and crosstalk 8.06 dB in the C band. The second approach is based on directional couplers having maximum experimental values of insertion loss of 0.5 dB, polarization consersion loss of 1.75 dB and crosstalk of 25 dB, also in the C bandDoutoradoTelecomunicações e TelemáticaDoutora em Engenharia ElétricaCAPESCNPQFINEP[s.n.]Hernández-Figueroa, Hugo Enrique, 1959-Farias, Giovanni Beninca deCarvalho, Daniel Orquiza deGabrielli, Lucas HeitzmannOliveira, Luciano Prado deUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRumaldo Bustamante, Yesica Raquel, 1985-20172017-11-27T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (102 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632760RUMALDO BUSTAMANTE, Yesica Raquel. Estudo da integração das operações de divisão e rotação de polarização em fotônica de silício. 2017. 1 recurso online (102 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632760. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/991134Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-03-01T21:59:22Zoai::991134Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-03-01T21:59:22Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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