Desarrollo y validación de técnicas de diferencias finitas para el análisis de dispositivos ópticos lineales y no-lineales

• Autores: José de Oliva Rubio
• Directores de la Tesis: Iñigo Molina Fernández (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2006
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos Camacho Peñalosa (presid.), Juan Gonzalo Wangüemert Pérez (secret.), Pedro Andrés Bou (voc.), Alejandro Carballar Rincón (voc.), Manuel López-Amo Sainz (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología electrónica
      • Dispositivos de microondas
    • Tecnología de las telecomunicaciones
      • Radiocomunicaciones
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• Resumen

  • La introducción de los modernos sistemas de comunicaciones de multiplexación densa en longitud de onda (DWDM) ha provocado una gran actividad en el desarrollo de dispositivos ópticos integrados. Para realizar de forma eficiente el diseño de estos dispositivos se necesitan herramientas numéricas que permitan la simulación de su comportamiento, sin tener que recurrir a un costoso proceso de prototipado. En este sentido, las técnicas de propagación de haz, o "Beam Propagation Methods" (BPM), constituyen un conjunto de herramientas eficientes para la caracterizaicón en régimen permanente sinusoidal de dispositivos, tanto lineas como no-lineales.

    Los métodos BPM se basan en la resolución numérica de la ecuación de Fresnel y pueden clasificarse en función delas técnicas numéricas empleadas para ello. Los más habituales son los que se basan en técnicas de diferencias finitas (FDBPM), de elementos finitos (FEBPM) o espectrales (FFTBPM). De todos ellos las técnicas de diferencias finitas y de elementos finitos muestran una especial versatilidad para el análisis de dispositivos no-lineales. En cualquier caso, debido a las longitudes eléctricas de los dispositivos ópticos integrados, se impone el desarrollo de técnicas altamente eficientes que permitan realizar los cálculos necesarios en un tiempo razonable y con unos requerimientos computacionales asequibles.

    La presente Tesis se centra en las técnicas BPM de diferencias finitas. Las principal aportaciones están relacionadas con: el tratamiento de las discontinuidades de los campos en el plano transversal, la incorporación de condiciones de contorno absorbentes PML altamente eficientes y, sobre todo, con el procedimiento usado para resolver la evolución del campo en el sentido longitudinal.

    Como resultado, en esta tesis se propone un nuevo método FDBPM basado en la técnica de Runge-Kutta (RK-FDBPM) capaz de analizar dispositivos lineales y no lineales con geometría transversal