Diseño de un divisor de potencia compacto y de bajas pérdidas mediante la escritura directa con pulsos ultracortos intensos

F.VIDELA; V. GUAREPI; R.R. PEYTON; GA TORCHIA

La Plata

Congreso; 102a REUNIÓN DE LA ASOCIACIÓN FÍSICA ARGENTINA; 2017

Asociación Física Argentina

En la actualidad los dispositivos fotónicos integrados son utilizados en muchas aplicaciones, en particular se destaca la importancia e impacto que tienen en las comunicaciones ópticas y cuánticas. Existen diferentes técnicas de fabricación de estos dispositivos, entre ellas, la escritura directa con pulsos láseres ultracortos intensos. Esta técnica posee algunos ventajas que la destacan del resto: factibilidad de construcción de dispositivos tridimensionales, rapidez de prototipado y variedad de materiales que se pueden utilizar [1-2]. La escritura directa produce una modificación localizada del índice de refracción de un dieléctrico, este efecto se logra enfocando un tren de pulsos láser de femtosegundos (fs) con suficiente energía debajo de la superficie de la muestra. Esta modificación local, combinada con una traslación del material, permite fabricar guías de onda con geometrías complejas. Para conseguir esto, se utiliza una estación de movimiento motorizada controlada por una PC. Desde una perspectiva cinemática, la calidad de las guías inscriptas dependen de la precisión mecánica, los errores asociados al control y los métodos de interpolación de curvas utilizados por el sistema de desplazamiento.Si bien aún no existe un modelo físico que describa por completo este proceso; muchos autores ya han reportado la influencia que tienen cada una de las variables del proceso: duración del pulso, energía, características del foco, frecuencia de repetición y velocidad de desplazamiento- sobre las características de las guías de onda en diferentes tipos de materiales [1]. El ancho del pulso y la energía son parámetros que determinan la morfología de la interacción, ellos dependen en gran medida del material y el tipo de guía a fabricar. El foco influye en el tamaño y geometría del punto de escritura y está relacionada a la distancia desde la superficie y el tipo de objetivo de microscopio utilizado. La frecuencia de repetición de pulsos y la velocidad de desplazamiento son parámetros de gran incidencia en la calidad de escritura, en especial, esto está vinculado al régimen de absorción no lineal, la transferencia térmica a la red y relajación energética del proceso [1-2]. Sin embargo, no existen trabajos que relacionen los errores y limitaciones de la estación de movimiento motorizada con las pérdidas en los dispositivos. Entonces, sería importante desarrollar un método para reducir los errores en la posición, optimizar la cinemática y trayectorias, o bien establecer qué tipo de diseños que conviene utilizar en un caso o en otro.El objetivo del trabajo es realizar el diseño de un divisor de potencia 1x2 tipo ?Y? utilizando la técnica de escritura de guías de ondas en cristales de LiNbO3, se pretende reducir tanto las pérdidas como el tamaño del dispositivo a partir del acople coherente por medio de multi-secciones rectas [4]. Primero se analizan las limitaciones impuestas por la estación de movimiento, luego se determinan los parámetros cinemáticos de escritura y finalmente se optimiza el diseño utilizando un software comercial (RSOFT). Se comparan las pérdidas totales y por curvatura del dispositivo diseñado con respecto a otros dos divisores típicos fabricados mediante curvas y rectas, para ello se utilizan los resultados simulados y experimentales.