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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3655| Traslación espectral de estados cuánticos de luz en guías de onda de nitruro de silicio Spectral translation of quantum states of light in silicon nitride waveguides | |
| Alberto Acevedo Carrera | |
| Wencel José de la Cruz Hernández KARINA GARAY PALMETT | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Óptica no lineal, Óptica cuántica, Generación de diferencia de frecuencia, Guías de onda Nonlinear optics, Quantum optics, Difference frequency generation, Waveguides | |
| En este trabajo se encontró un diseño realista de una guía de onda tipo cresta, de nitruro de silicio sobre dióxido de silicio en un substrato de silicio, cuyo propósito es que ésta tenga la capacidad de realizar la traslación espectral de una señal óptica, mediante el proceso óptico no lineal de tercer orden conocido como generación de diferencia de frecuencias (GDF). Este trabajo de tesis es motivado por la importancia que los dispositivos integrados tienen en aplicaciones encaminadas al diseño de compuertas cuánticas, las cuales son fundamentales en el área de la computación cuántica. La generación eficiente del proceso GDF en guías de onda depende en parte del índice de refracción de los materiales y de las dimensiones de la guía. Es por esto que, por un lado, se realizó un análisis estadístico sobre un conjunto de muestras de nitruro de silicio, sintetizado por pulverización catódica de radio frecuencia, con la intención de tener un valor estándar sobre el índice de refracción. Por otro lado, se realizó una simulación del índice de refracción efectivo de la guía de onda por medio de un método numérico de diferencias finitas, para distintas dimensiones de la guía de onda tipo cresta. Se realizó, además, un estudio teórico del proceso de GDF en guías de onda, en el cual se utilizó una analogía con el modelo del divisor de haz cuántico para explicar el proceso no lineal. Por medio de este estudio, se derivó una función que describe las propiedades espectrales del GDF y se determinó una condición que garantiza que esta función sea factorizable, la cual es necesaria para que la interacción no lineal se de a nivel de un solo modo temporal. Finalmente, se obtuvo un diseño experimental realista para una guía de onda de nitruro de silicio, la cual tendrá la capacidad de realizar la traslación espectral de una señal óptica de forma eficiente. De esta guía seleccionada se realizaron simulaciones del espectro y estimaciones de la eficiencia de la traslación. In this work, a realistic design of a ridge-type waveguide, made of silicon nitride on silicon dioxide on a silicon substrate, was found, the purpose of which is that it can carry out the spectral translation of an optical signal through the third-order nonlinear optical process known as frequency difference generation (DFG). This thesis work is motivated by the importance that integrated devices have in designing quantum gates, which are fundamental in quantum computing. The efficient generation of the DFG process in waveguides depends partly on the refractive index of the materials and the dimensions of the waveguide. That is why, on the one hand, statistical work was carried out on a set of silicon nitride samples synthesized by radiofrequency sputtering to have an expected value on the refractive index. On the other hand, a simulation of the effective refractive index of the waveguide was carried out employing a numerical method of finite differences for different dimensions of the ridge-type waveguide. In addition, a theoretical study of the DFG process in waveguides was carried out, in which an analogy with the quantum beam splitter model was used to explain the nonlinear process. In this study, a function was derived describing the spectral properties of DFG, and a condition was determined that guarantees that this function is factorable, which is necessary for the nonlinear interaction to occur at the level of a single temporal mode. Finally, a realistic experimental design was obtained for a silicon nitride waveguide, which will have the ability to carry out the spectral translation of an optical signal efficiently. Simulations of the spectra and translation efficiency were performed for the proposed waveguide. | |
| CICESE | |
| 2021 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Acevedo Carrera, A. 2021. Traslación espectral de estados cuánticos de luz en guías de onda de nitruro de silicio. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 118 pp. | |
| OPTICA FÍSICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| tesis_Alberto Acevedo Carrera_03 dic 2021.pdf | Versión completa de la tesis | 7.05 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |