[pt] O desenvolvimento de moduladores externos é fundamental já que em decorrência do efeito de chirp em altas freqüências, a modulação direta de lasers fica prejudicada. Nesta tese projetamos uma estrutura de modulador de amplitude utilizando o efeito Stark em semicondutores para ser aplicado em sistemas de telecomunicação de altas taxas. Na estrutura semicondutora proposta utilizou-se a eletro-absorção em poços quânticos múltiplos de OnGaAs/InAlAs. Diferentes figuras de mérito do dispositivo passivo e ativo foram analisadas. Na simulação do comportamento do dispositivo como guia de onda foram utilizados os seguintes métodos: Método do Índice Efetivo e Método de Propagação de Feixe. A aplicabilidade desses métodos foi testada numa estrutura Rib de GaAs/AlGaAs e os resultados confrontados com medidas feitas em laboratório. Estando os resultados experimentais de acordo com os resultados obtidos através da simulação, os mesmos métodos foram utilizados na avaliação da estrutura do modulador de amplitude proposta. O comportamento resultante do guia correspondente às características almejadas. / [en] The development of external modulators is fundamental since the presence of chirping deteriotates the direct modulation of laseres ati high frequencies. In this work a project of an amplitude modulator for high bit-rate telecommunication systems using the Stark effect in semiconductors was undertaken. In the proposed semiconductor structure the electro-absorption in InGaAs/AnAlAs multiple quantum wells was used. Different figures of merit of the passive and active device were analysed. In the simulation of the device performance as a waveguide the following methods were applied: effective Index Method and Beam Propagation Method. The applicability of these methods were tested on a GaAs/AlGaAs rib structure and the results were compared with measurements done in the laboratory. The experimental results were in completed accord with the simulation. Therefore, the same methods were used to evaluate the proposed amplitude modulator structure. The resulting performance of the waveguide corresponds to the desired characteristics.

[pt] Nesta tese estudamos estruturas de poucos quânticos múltiplos (MQW) com dopagens delta de Si dentro dos poços quânticos de GaAs e de C nas barreiras de AlGaAs (nipi). Esta estrutura foi proposta anteriormente por W. Batty e D. W. E. Allsopp como uma alternativa para maximizar o deslocamento Stark e melhorar o desempenho de moduladores de amplitude por eletroabsorção.As amostras foram crescidas pela técnica de MOCVD, utilizando respectivamente como fontes de Si e C, a silana (SiH4)e o tetrabrometo decarbono(CBr4). Em particular,a dopagem de C em AlGaAs foi cuidadosamente estudada uma vez que seu controle é mais difícil de ser obtido. Apesar de pouca flexibilidade nas condições de crescimento, em particular na razão entre os fluxos dos elementos V e III, foi possível controlar o nível de dopagem de C nas camadas de AlGaAs. As estruturas nipi foram estudadas em detalhe para avaliar seu potencial na aplicação em moduladores ópticos. Observamos que o balanço necessário entre os níveis de dopagem n e p não é trivial de ser alcançado devido µ a presença de armadilhas de buracos nas interfaces AlGaAs=GaAs cuja população depende da concentração da dopagem no pouco de GaAs.Medidas de fotoluminescência (PL), reforçadas por cálculos teóricos, mostraram que uma transição espacialmente indireta envolvendo elétrons no pouco quântico de GaAs e buracos na barreira de AlGaAs ocorre, para baixas temperaturas, em energias abaixo do gap do pouco quântico. A temperatura ambiente esta transição não foi observada e a emissão óptica medida ocorre essencialmente na mesma energia observada em uma estrutura equivalente porém, sem dopagem delta. Estes resultados levaram a conclusão de que problemas de perdas por inserção no modulador, decorrentes de absorção por níveis no gap,não ocorrerão uma vez que, a temperatura ambiente, não existem níveis de energia abaixo da transição ao fundamental do pouco quântico. / [en] In this thesis we have studied multiple quantum well structures with Si delta doping inside the GaAs quantum wells and C delta doping in the AlGaAs barriers (nipi). This structure was proposed by W. Batty and D. W. E. Allsopp as an alternativeto maximize the Stark shift and improve the performance of electroabsorption amplitude modulators.The samples were grown by the MOCVD technique, using respectively as Si and C sources, silane (SiH4) and carbon tetrabromide (CBr4). Particularly, the C doping of AlGaAs was carefully studied because of the difficulties in controlling the C incorporation.Despite the little flexibility in the growth conditions, in particular in the V to III fluxes ratio, it was possible to control the C doping level in the AlGaAs layers.The nipi structures were studied in detail to evaluate their potential for use in the fabrication of optical modulators. It has been observed that the required balance between n and p type doping levels is not trivial to be achieved due to the presence of interface hole traps whose population depends on the GaAs quantum well doping concentration.Photoluminescence measurements, supported by calculations, point out that an spatially indirect transition which involves electrons in the GaAs quantum well and holes in the AlGaAs barrier occurs, at low temperatures, at energies below the gap of the quantum well. At room temperature this transition has not been observed and the measured optical emission occurs at essentially the same energy as that of an equivalent undoped structure. These results led to the conclusion that insertion losses problems will not occur due to absorption below the gap since, at room temperature, there are no energy levels below the quantum well fundamental transition energy.

[pt] Neste trabalho são estudados os moduladores delta desenvolvido a partir do conhecimento estatístico disponível sobre o sinal a ser transmitido. Estes moduladores são aqui chamados estruturados. Após uma rápida introdução à modulação delta, são descritos alguns sistemas mais conhecidos. Os sistemas estruturados são então formalmente caracterizados e uma análise teórica é desenvolvida, sendo apontadas as dificuldades analíticas envolvidas. A partir de uma configuração básica proposta por C.L. Song, são desenvolvidas equações gerais diferentes das por ele obtidas. A particularização destas equações para sinais Gauss Markov de primeira Ordem dá origem ao chamado sistema Song modificado. Resultados obtidos a partir da simulação digital do sistema de song, do sistema de Song modificado, e do sistema delta simples, são apresentados. Um processo adaptativo para aumentar a faixa dinâmica é proposto com base nos resultados de simulação. / [en] This work examines delta modulation systems in which statistical knowledge about the signal to be tranmitted is explicitly used in sistem design. These modulators are called here structured delta modulators. After a brief introduction to delta modulation some well-known systems are described. Structured systems are then formally defined and analytical difficulties in finding general solutions are pointed out. Starting from a system proposed by C.L. Song, general equations are derived. These equations, which are more complete than the ones obtained by Song are then specialized to first-order Gauss-Maarkov signals, leading to what has been called a modified Song modulators. Digital simulations results are then obtained for song modulators, modified Song modulators and linear delta modulators. An adptive producedure is finally suggested to improve the dynamic range of these systems.

[pt] No presente trabalho de tese, se faz uma avaliação de moduladores de amplitude baseados no efeito de electro-absorção. As estruturas usadas para a fabricação dos dispositivos foram estruturas com poços quânticos múltiplos de InAlAs/InGaAs e AlGaAs/GaAs. As estruturas de InAlAs/InGaAs foram projetadas para trabalhar na faixa comercial das telecomunicações (1.55 µm). Por isto a importância de aperfeiçoar os parâmetros de desempenho do dispositivo, tais como Stark shift, chirp, razão de contraste, perda por inserção, entre outros. Um estudo sistemático prévio destas estruturas foi realizado por Pires [Pires,1998]. Ele propõe variar a concentração de gálio na liga para produzir uma leve tensão na estrutura e modificar desta forma as propriedades ópticas do material. O estudo de [Pires,1998] propôs uma faixa de valores para variar a concentração de gálio (entre 46 por cento e 52 por cento) onde pode ser encontrada a melhor condição de operação do dispositivo. Cabe a esta tese aprofundar o estudo nesta faixa de valores, e decidir os parâmetros mais adequados para operação. No referente às estruturas de AlGaAs/GaAs, se toma como partida uma proposta teórica de [Batty et al, 1993], e estudada posteriormente por [Tribuzy, 2001], onde se sugere usar finas camadas de dopagem delta nos poços de GaAs para melhorar o deslocamento Stark em 87% para um campo aplicado de 40 kV/cm. O dispositivo foi desenhado e fabricado, obtendo-se um valor de 78 por cento para o mesmo campo aplicado, resultado relevante, pois é a verificação experimental de uma proposta teórica. / [en] In this thesis work, is made an evaluation of modulators of amplitude based in the electrum-absorption effect. The structures used for the devices were multiple quantum wells of InAlAs/InGaAs and AlGaAs/GaAs. The structures of InAlAs/InGaAs are used to work in the commercial band of the telecommunications (1,55 µm). This is the reason it is important to optimize the parameters of performance of the device, such as the Stark shift, chirp, contrast reason, insertion loss, etc. Previously, a systematic study of these structures was made by [Pires, 1998], the gallium concentration was varied to produce a strain in the structure and to modify the optic properties of the material. In the study of [Pires, 1998] considered the Gallium concentration was varied between 46 percent and 52 percent in which range the best condition to operate the device can be found. This is part of the work here presented. In this thesis this range of values was studied in more detail. For the structures of AlGaAs/GaAs, a theoretical proposal of [Batty et al, 1993] was experimentally investigated. It was suggested a nipi structure to use a fine delta doped in the GaAs wells, this delta doped will improve in 87 percent the Stark shift for a field of 40 KV/cm. The device was simulated and manufactured, obtaining a value of 78 percent for the same field applied, this is a excellent result, because this confirm the theoretical prediction.