Efectos no lineales de orden superior en guías de onda con perfiles de no linealidad dependientes de la frecuencia
En las ultimas décadas el campo de la óptica no lineal suscitó un marcado interés, tanto en la comunidad científica como en la industria, debido a las ventajas que presentan los dispositivos fotónicos frente a los electrónicos en términos de su enorme ancho de banda y de su potencial bajo consumo. A...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2022
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| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1127/1/1Linale.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En las ultimas décadas el campo de la óptica no lineal suscitó un marcado interés, tanto en la comunidad científica como en la industria, debido a las ventajas que presentan los dispositivos fotónicos frente a los electrónicos en términos de su enorme ancho de banda y de su potencial bajo consumo. Además de ser compatibles con la fabricación de semiconductores, la respuesta no lineal de estos dispositivos permite la generación de procesos ópticos de enorme relevancia tecnológica como la generación de supercontinuo, la generación de peines de frecuencia (Premio Nobel de Física 2005) o la generación de fotones únicos. Por estos motivos, cobra una gran relevancia el estudio de los medios y guías de onda no lineales y la propuesta de modelos para su análisis.
En este sentido, la ecuación no lineal de Schrodinger (NLSE, por su sigla en inglés) ha sido utilizada durante décadas para el análisis de los mismos y está respaldada por una fuerte validación experimental, como así también la variante generalizada de la NLSE,
la GNLSE, que se utiliza para modelar contribuciones no lineales de orden superior.
Estos revisten especial interés en los procesos que impliquen la generación de espectros anchos, en los cuales la respuesta no lineal del medio depende de la frecuencia. No obstante, tanto la NLSE como la GNLSE resultan inadecuadas para representar estos
procesos, ya que no garantizan la correcta descripción de magnitudes físicas elementales del campo electromagnético como la energía y número de fotones.
En esta tesis se estudian dos efectos ópticos no lineales de orden superior, el selfsteepening y el scattering de Raman, en el contexto de dos ecuaciones que conservan el número de fotones en presencia de una respuesta no lineal con una dependencia arbitraria de esta con la frecuencia: la pcNLSE y la pcGNLSE, las cuales fueron derivadas en el ámbito de nuestro grupo de investigación. En el Capítulo 1 se introducen los conceptos básicos de la óptica no lineal y se explica la importancia de considerar la dependencia con la frecuencia del coeficiente de no linealidad de las guías de onda al modelar procesos de generación de espectros anchos. Luego, se detallan las limitaciones de la NLSE/GNLSE y se introducen las ecuaciones pcNLSE/pcGNLSE. En el Capítulo 2 se analiza la inestabilidad modulacional, un efecto que surge al aplicar campos electromagnéticos de intensidad constante (CW) a medios no lineales y dispersivos, y se estudia el impacto del parámetro de self-steepening, s, y de la contribución fraccional de Raman, fR.
Posteriormente, en el Capítulo 3, se analiza el rol de ambos parámetros en la propagación de solitones con la pcNLSE/pcGNLSE. Luego, en el Capítulo 4, se proponen dos esquemas para la medición de s y fR, uno CW y otro pulsado; además, se propone un
esquema para estimar el parámetro de self-steepening de segundo orden. En el Capítulo 5 se estudia la generación de supercontinuo en materiales de relevancia en óptica integrada, como lo son los nanowires recubiertos con medios bidimensionales, particularmente con grafeno u oxido de grafeno; también se analiza el rol del self-steepening en el proceso de generación de supercontinuo, encontrando que existe un valor optimo de s que maximiza el ancho de banda producido. Finalmente, en el Capítulo 6 se presentan las conclusiones y perspectivas. |
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