Tesis doctoral de Domenico Tulli
Uno de los materiales que permite el avance de la tecnología de dispositivos ópticos integrados es el niobato de litio (linbo3). Se trata de un cristal ferro-eléctrico, con excelentes propiedades electro-ópticas, acusto-ópticas y no lineales. Además, es posible fabricar guías de onda de bajas pérdidas mediante las técnicas de intercambio protónico (pe) y difusión de titanio. El objetivo principal de este trabajo es el desarrollo y la introducción tanto de las técnicas avanzadas de micro-nano fabricación para el niobato de litio como de nuevos dispositivos ópticos integrados para las comunicaciones ópticas y la detección de campo eléctricos de alto voltaje. la técnicas de fabricación desarrolladas incluyen inversión de dominios mediante la técnica de poling de alto voltaje, grabado, bonding y capas delgadas. desde el punto de vista de los dispositivos, la inversión de dominios ha sido utilizada para mejorar la respuesta electro-óptica de los moduladores en linbo3 en términos de ancho de banda (bw) y voltaje de control (v¿). En comparación con los moduladores comerciales actuales de un único dominio, con esta técnica es posible obtener mayores anchos de banda y menores voltajes de control resultando en un aumento del 50% del producto bw¿v¿¿¿para demonstrar la eficacia de la técnica desarrollada, se ha fabricado un modulador mach-zehnder chirp-free poniendo los brazos del interferómetro en dos regiones de dominios opuestos. De las mediciones efectuadas se han obtenidos valores de voltaje de control de 2v y ancho de banda de 15 ghz. Estos resultados muestran que los dispositivos desarrollados pueden reducir el coste total de funcionamiento, ya que permiten el uso de controladores económicos de si-ge que operan en el rango de los 2v. Otro aspecto de este trabajo se enfoca en el desarrollo de dispositivos para medir, de forma exacta, altos campos eléctricos, que normalmente son generados en las centrales eléctricas y en las líneas de transmisión. Por este motivo, se han desarrollado dos sensores de campo eléctrico mediante las técnicas de micro-fabricación anteriormente mencionadas. El primer dispositivo está basado en una guía fabricada mediante intercambio protónico en linbo3 z-cut, diseñada a la frecuencia de corte y centrada en una región de dominio invertido de 10 micras de ancho y 10mm de largo. El rendimiento del dispositivo se ha demostrado detectando campos a baja frecuencia con amplitudes de hasta 2.6mv/m y campos a la frecuencia de 1.1ghz con amplitudes desde 19v/m hasta 23kv/m. El segundo dispositivo se ha fabricado mediante bonding directo de un sustrato de linbo3 encima de una guía pe diseñada a la frecuencia de corte y centrada en una región de dominio invertido de 10 micras de ancho y 10mm de largo. El dispositivo se ha caracterizado a baja frecuencia y ha sido posible medir campos eléctricos de hasta 2mv/m con un aumento de sensibilidad comparado con el primer dispositivo fabricado sin la técnica del bonding. Estos resultados muestran que los dispositivos desarrollados pueden ser utilizados para mediciones de campos eléctricos intensos en condiciones peligrosas sin ningún riesgo para el operador. Después de una breve introducción en el capítulo 1 de esta tesis, las propiedades del linbo3 se discuten en el capítulo 2, prestando especial atención a sus características ópticas y electro-ópticas. El capítulo 3 presenta las técnicas de micro fabricación desarrolladas durante este trabajo sobre sustratos de 3 pulgadas. En particular, se presentan las técnicas de fabricación de guías mediante intercambio protónico, de inversión de dominios mediante poling de alto voltaje, de bonding de linbo3 con diferentes sustratos (linbo3 , sio2, si) y la fabricación de capas delgadas.El capítulo 4 ofrece una introducción sobre los moduladores interferométricos mach-zehnder de onda propagada, presentando sus principales características.
Datos académicos de la tesis doctoral «Micro-nano structured electro-optic devices in linbo3 for communication and sensing«
- Título de la tesis: Micro-nano structured electro-optic devices in linbo3 for communication and sensing
- Autor: Domenico Tulli
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 20/02/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Valerio Pruneri
- Tribunal
- Presidente del tribunal: corin Gawith
- sakellaris Mailis (vocal)
- (vocal)
- (vocal)