Título
Nonlinear pulse propagation inside coupled silicon nanowires
Autor
NESTOR LOZANO CRISOSTOMO
Colaborador
JOSE JAVIER SANCHEZ MONDRAGON (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Coupled mode analysis - (ANÁLISIS DE MODO ACOPLADO) Waveguides - (GUÍAS DE ONDA) Waveguides components - (COMPONENTES DE GUÍAS DE ONDA) Wave propagation - (PROPAGACIÓN DE ONDA) Silicon-on-insulator - (SILICIO EN AISLADOR) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA - (CTI) FÍSICA - (CTI) ÓPTICA - (CTI)
Resumen o descripción
This thesis investigates nonlinear effects in semiconductor nanowires for optical switching. In this work we describe the nonlinear propagation of optical pulses through an array of silicon nanowires made with the silicon-on-insulator (SOI) technology. A generalized analysis of the nonlinear coupled system is given, where we have considered the vector nature of optical modes and the effects of two-photon absorption (TPA) on various nonlinear processes. The general theoretical model includes not only the effects of free-carrier absorption (FCA) and free-carrier dispersion (FCD), but also linear and nonlinear losses, and it extends previous vector nonlinear models to the case where coupling of supermodes of a waveguide array occurs in silicon waveguides. Analytical solutions are provided for the coupled-mode equations, in some cases in which the density of the free carrier is relatively low, and dispersive effects are relatively weak, assuming that the nonlinear effects do not affect the waveguide modes significantly. The impact of two-photon absorption and free-carriers effect on the properties of the nonlinear coupling effects is studied in detail; together with the evolution of optical power inside an array of short silicon nanowires.
En esta tesis se investigan los efectos no lineales en nano guías de onda semiconductoras para su implementación al switching óptico. En este trabajo se describe la propagación no lineal de pulsos ópticos a través de un arreglo de nano guías de silicio hechas con la tecnología SOI. Se presenta un análisis generalizado del sistema no lineal acoplado donde se considera la naturaleza vectorial de los modos ópticos y los efectos de la absorción de dos fotones sobre varios procesos no lineales. El modelo teórico general incluye no solo los efectos de la absorción y dispersión causados por los cargadores libres, sino también las pérdidas lineales y no lineales, además de que se extienden los modelos teóricos anteriores al caso donde el acoplamiento de supermodos de un arreglo de guías ocurre. Se muestran soluciones analíticas a las ecuaciones de modos acoplados para los casos en donde la densidad de las cargas libres es relativamente baja, y los efectos dispersivos son relativamente débiles, asumiendo que los efectos no lineales no afectan a los modos significativamente. Se estudia el impacto de la absorción de dos fotones y el efecto de las cargas libres sobre las propiedades de los efectos de acoplamiento, junto con la evolución del campo dentro del arreglo.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
agosto de 2011
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Inglés
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Lozano-Crisostomo N.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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