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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4152| Estudio de moduladores de fase electroópticos para aplicaciones en fotónica integrada Study of electro-optical phase modulators for integrated photonics applications | |
| Blanca Ivonne Uribe Arias | |
| FRANCISCO ANTONIO DOMINGUEZ SERNA Wencel José de la Cruz Hernández | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| guía de onda híbrida, titanato de bario, efecto electroóptico, modulador de fase electroóptico, PLD, pulverización catódica Hybrid waveguide, electro-optic effect, electro-optic phase modulator, barium titanate, PLD, sputtering | |
| En el presente trabajo se investigan moduladores de fase electroópticos formados de guías de onda híbridas (GOH) de películas delgadas de titanato de bario (BTO) sobre o debajo de películas delgadas de nitruro de silicio (Si3N4) crecidas sobre una película delgada de dióxido de silicio (SiO2) y todo sobre sustratos de silicio (Si). Gracias a las propiedades electroópticas del BTO es posible modular la fase de luz que se propaga a través de las GOH al ser sometido a un campo eléctrico. Para realizar este estudio, se incorporaron las funciones necesarias de simulación a la plataforma de diseño existente en el grupo de trabajo, con las cuales se calcularon los modos de propagación en las guías de onda y su índice de refracción efectivo, además, es posible simular dos configuraciones de las GOH, con la película delgada de BTO sobre o debajo del núcleo de la guía de Si3N4, esta segunda configuración ha sido llamada E2 y ha resultado ser la mejor para la fabricación del modulador de fase electroóptico, dado que presenta mejor confinamiento de la luz y un traslape espacial del 95% respecto a la guía de onda sin BTO empleando 100 nm de BTO. En la parte experimental de este trabajo, se obtuvieron las recetas para la síntesis para las películas delgadas de Si3N4, usando un blanco de Si o un blanco de Si3N4, así como las condiciones de síntesis de películas delgadas de BTO mediante la técnica conocida como depósito por láser pulsado. En este trabajo se encontró que no se requiere una atmosfera de oxígeno durante la síntesis de las películas de BTO, ya que no hay cambios en la estequiometría en función del uso de oxígeno. Las películas delgadas de BTO sintetizadas son amorfas y pasan a ser policristalinas mediante tratamientos térmicos. Se realizaron diversas caracterizaciones a las películas delgadas de BTO, como: difracción de rayos X, microscopía de fuerza atómica, elipsometría y microscopía óptica de barrido. Finalmente, se muestra la fabricación de un dispositivo para prueba de estudio del efecto electroóptico en una película delgada de BTO, mediante elipsometría aplicando voltajes in situ.
In this study, we investigate electro-optical phase modulators composed of hybrid waveguides formed from barium titanate (BTO) thin films positioned above or below silicon nitride (Si3N4) thin films, which are grown on silicon dioxide (SiO2) thin film, and all deposited on silicon (Si) substrates. Due to the electro-optical properties of BTO, it is possible to modulate the phase of light propagating through the hybrid waveguides (GOH) when subjected to an electric field. To conduct this study, we incorporated the necessary simulation functions into the existing design platform of our research group. The simulations are based in the finite difference method to calculate the propagation modes in the waveguides and their effective refractive index. With this new platform, it is possible to simulate two configurations of the GOH: one where the BTO thin film is positioned above, and the other where the BTO thin film is positioned below the Si3N4 waveguide core. This second configuration is referred to as E2. In this design platform, parameters of interest such as BTO layer thickness, electrode spacing, and electrode length can be configured. The results indicate that the E2 configuration is optimal for MFEO fabrication due to its higher light confinement for a BTO film thickness of 100 nm. In the E2 configuration, a spatial overlap of over 95% was achieved between the GOH and the waveguide without BTO. In the experimental part of this work, we present the synthesis recipes for Si3N4 thin films using either a Si target or a Si3N4 target. Additionally, the synthesis conditions for BTO thin films using the technique known as pulsed laser deposition were determined. We found that an oxygen atmosphere is not required during the synthesis of BTO films, as there is no change in stoichiometry with oxygen usage. The synthesized BTO thin films are amorphous and become polycrystalline through thermal treatments. Several characterizations were performed on the BTO thin films, including X-ray diffraction, atomic force microscopy, ellipsometry, and scanning optical microscopy. Finally, we show the fabrication of a test device to study the electro-optic effect in a BTO thin film, utilizing ellipsometry within situ voltages. | |
| CICESE | |
| 2024 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Uribe Arias, B.I. 2024. Estudio de moduladores de fase electroópticos para aplicaciones en fotónica integrada. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 94 pp. | |
| OPTICA FÍSICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| tesis_Blanca Ivonne Uribe Arias_20 ago 2024.pdf | 3.78 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |