Silicon photonics is one of the most exciting and fastest growing photonic technologies
in recent years. The salient feature of this technology is its compatibility with the
mature silicon IC manufacturing based on complementary metal-oxide semiconductor
(CMOS) processes widely used in microelectronic industry. Another motivation is the
availability of high-quality silicon-on-insulator (SOI) planar waveguide circuits that
offer strong optical confinement due to the high index contrast between silicon (n=3.45)
and SiO2 (n=1.45). This opens up miniaturization and very large scale integration of
photonic devices allowing photonic integrated circuits for a wide range of applications
and markets, from optical telecommunications to bio-photonic devices or precise fibre
sensors. Optical modulators are key building-blocks for high speed signal transmission
and information processing in any photonic interconnection solution. The work
developed in this thesis, as part of the objectives of the European project HELIOS in
which it is framed, is essentially focused on realizing compact and efficient modulators
integrated on silicon chips.
The thesis consists of three main chapters as well as the concluding section on the
work accomplished. Chapter one is aimed at giving a general description of the benefits
of using silicon photonics, showing its challenges and opportunities as well as at giving
a deeply overview of all issues related to the electro-optic modulation. Chapter two is
devoted to develop silicon modulators with high features for digital applications.
Specifically, new optical structures different to the conventional ones are presented with
the aim of enhancing the modulation performance or at least several critical parameters
in the modulation. Chapter three is dedicated to the analog applications. The concept of
microwave photonics is described as well as different researches carried out in the
analog scope for application in the field of integrated microwave photonics, all of them
using CMOS-compatible electro-optic silicon modulators which validate the potential of
silicon photonics as a promising approach for enabling the development of integrated
microwave photonics applications. Finally, conclusions on the work realized are
provided in Chapter 4. / La fotónica de silicio es una de las tecnologías fotónicas que está experimentando un
crecimiento más excitante y rápido en los últimos años. La característica más destacada
de esta tecnología es su compatibilidad con las maduras técnicas de fabricación de
circuitos integrados de silicio basadas en los procesos ¿complementary metal-oxide
semiconductor¿ (CMOS) ampliamente utilizados en la industria microelectrónica. Otra
motivación es la disponibilidad de circuitos de guía de ondas planas de silicio sobre
aislante (SOI) de alta calidad que ofrecen un fuerte confinamiento óptico debido al alto
contraste índices entre el silicio (n=3,45) y el SiO2 (n = 1,45). Esto abre las puertas a la
miniaturización y a la integración a gran escala de dispositivos fotónicos lo que resulta
en circuitos fotónicos integrados para una amplia gama de aplicaciones y mercados,
desde telecomunicaciones ópticas a dispositivos bio-fotónicos o sensores de fibra
precisos. Los moduladores ópticos son elementos básicos fundamentales para la
transmisión de señales a alta velocidad y el procesado de información en cualquier
solución de interconexión fotónica. El trabajo desarrollado en esta tesis, como parte del
los objetivos del proyecto Europeo HELIOS en el que está enmarcada, se centra
fundamentalmente en realizar moduladores compactos y eficientes, integrados en chips
de silicio.
La tesis consiste en 3 capítulos principales así como una sección de conclusiones del
trabajo conseguido. El capítulo uno está destinado a dar una descripción general de los
beneficios del uso de la fotónica de silicio, mostrando sus retos y oportunidades, así
como a dar una visión profunda de todos los aspectos relacionados con la modulación
electro-óptica. El capítulo dos está dedicado a desarrollar moduladores de silicio de altas
prestaciones para aplicaciones digitales. Específicamente, se presentan nuevas
estructuras ópticas diferentes a las convencionales con el objetivo de mejorar el
rendimiento de la modulación o al menos algunos parámetros críticos en la modulación.
El tercer capítulo se dedica a las aplicaciones analógicas. Se describe el concepto de la
fotónica de microondas, así como diferentes investigaciones llevadas a cabo en el
ámbito analógico para su aplicación en el campo de la fotónica integrada de
microondas, todas ellas usando moduladores electro-ópticos de silicio compatibles con
los procesos de fabricación CMOS, lo que valida el potencial de la fotónica de silicio
como un prometedor enfoque para permitir el desarrollo de aplicaciones de la fotónica
integrada de microondas. Por último, las conclusiones sobre el trabajo realizado se
proporcionan en el Capítulo 4. / Gutiérrez Campo, AM. (2013). Development of integrated silicon photonics modulation devices for digital and analog applications [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/33330 / TESIS
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/33330 |
| Date | 08 November 2013 |
| Creators | Gutiérrez Campo, Ana María |
| Contributors | Sanchis Kilders, Pablo, Universitat Politècnica de València. Departamento de Comunicaciones - Departament de Comunicacions |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Source | Riunet |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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