Título
Estudio de guías de onda ópticas de SiOx
Study of SiOx optical waveguides
Autor
EDER GERMAN LIZARRAGA MEDINA
Colaborador
HERIBERTO MARQUEZ BECERRA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Actualmente, la transferencia de datos se ha visto mundialmente incrementada por el uso
masivo de dispositivos de comunicación. La óptica ha jugado un papel importante en el
traslado eficiente de la información y la fotónica de silicio propone utilizar materiales
basados en silicio y/o que puedan ser desarrollados con la tecnología de la manufactura
microelectrónica para aplicarlos en la óptica integrada. Este trabajo explora la aplicación
del SiOx (1 < 𝑥 < 2) en guías de onda ópticas que operan en la región espectral visiblecercano
infrarrojo. El índice de refracción del material depende fuertemente de su
estequiometría dada por el factor 𝑥, la cual puede ser modificada durante el proceso de
fabricación. En esta tesis las capas de SiOx, el núcleo de la guía, fueron fabricadas por
implantación de iones y evaporación térmica. Adicionalmente, a la capa SiOx fabricada
por implantación de iones se le aplicó un recocido, precipitando nanocristales de silicio
en ella. El diseño de guía de onda, permitió encontrar las propiedades del núcleo para
operar monomodalmente en la región espectral de interés. Además, se estudiaron
diversas propiedades de la guía de onda, por ejemplo, el índice de refracción efectivo, el
ancho modal efectivo, el confinamiento, entre otros; encontrando que el alto contraste del
SiOx con sustratos convencionales de óptica integrada, permite fabricar guías de onda
de dimensiones submicrón. Por otro lado, se fabricaron guías de onda de canal con
anchos de 10 μm, 15 μm y 20 μm evaporando térmicamente SiOx a través de una
mascarilla metálica. También se diseñaron guías de canal con curvas y anchos con
dimensiones submicrón y se propuso al decapado iónico reactivo como potencial técnica
de fabricación. Los resultados obtenidos en esta tesis establecen que el SiOx (1 < 𝑥 < 2)
es un material viable para ser considerado como guía de onda y las propiedades de
propagación de la guía con nanocristales de silicio prospectan su aplicación en
dispositivos fotónicos activos.
Nowadays, data transfer has increased due to the massive use of communication devices.
Optics has played a keyrole in the efficient transference of information and silicon
photonics proposes to use silicon-based materials, or materials that can be manufactured
with the microelectronic industry, to be applied on integrated optics. This work explores
the application of SiOx (1 < 𝑥 < 2) in optical waveguides that operate in the visible-near
infrared spectrum. The refractive index of this material is highly dependent on its
stoichiometry given by the 𝑥 factor, which can be modified during the fabrication process.
In this thesis the SiOx films, the waveguide core, were fabricated by means of ion
implantation and thermal evaporation. In addition, an annealing was applied to the
implanted SiOx film, precipitating silicon nanocrystals. The waveguide design allowed to
find the core properties for single mode operation in the spectrum of interest. Additionally,
several waveguide properties have been studied as: effective index, effective mode width,
confinement, etc; finding that the high contrast between the SiOx and the conventional
integrated optics substrates, allows the fabrication of submicron optical waveguides. On
the other hand, channel waveguides with 10 μm, 15 μm and 20 μm widths were fabricated
by evaporating SiOx through a metallic mask. Also, submicron curved channel
waveguides were designed and reactive ion etching was proposed as a technique for their
fabrication. The results obtained in this work indicate that SiOx (1 < 𝑥 < 2) is a candidate
material to be considered as integrated optics waveguides and the propagation properties
of the silicon nanocrystal waveguides prospect their application in active photonic devices.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2016
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Versión de la publicación
Versión publicada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Lizarraga Medina,E.G.2016. Estudio de guías de onda ópticas de SiOx.Tesis de Doctorado en Ciencias.Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada, Baja California.102 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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