“Caracterización de guías de luz fabricadas con láser de pulsos ultra-cortos”

Ing. Matías Rubén Tejerina

Sala de Conferencias, Departamento de Electrotecnia, Facultad de Ingeniería

17 de julio de 2014, 14:30 h

Director de Tesis

Dr. Gustavo Adrián Torchia

Codirector de Tesis

Dr. Gabriel Mario Bilmes

Lugar de Trabajo

Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp)

Miembros del Jurado

Dr. Oscar Eduardo Martínez

Profesor Titular de la Universidad Nacional de Buenos Aires. Investigador Superior del CONICET.

Dr. Juan Pablo Tomba

Profesor Adjunto de la Universidad Nacional de Mar del Plata. Investigador Independiente del CONICET.

Dr. Néstor Alberto Bolognini

Profesor Titular de la Universidad Nacional de La Plata. Investigador Principal del CONICE.

Resumen:

Desde su descubrimiento en 1996, la fabricación de guías de luz (guías de onda ópticas) mediante la focalización de láseres pulsados de femtosegundos (10-15 segundos) en materiales transparentes, ha generado un gran impacto en diversas áreas tecnológicas, por ejemplo en comunicaciones ópticas y en el desarrollo de sensores integrados. Este innovador método permite fabricar estructuras micrométricas bidimensionales y tridimensionales de guiado de luz, de una forma relativamente rápida y en un solo paso. Sin embargo, las características de confinamiento (distribución de índice de refracción) de estas estructuras no se encuentran totalmente comprendidas y se han abordado diversos métodos ópticos para su caracterización, dependiendo del material en que se fabriquen.

En esta Tesis se estudiaron algunos aspectos de la interacción de láser de femtosegundos con cristales de niobato de litio relacionados con la fabricación y caracterización de guías de onda ópticas. Se analizaron los campos de deformaciones residuales de dicha interacción que permiten generar estas estructuras, teniendo en cuenta que las regiones de guiado se producen como resultado de una expansión mecánica altamente localizada (en décimas de micrómetros). Los principales métodos experimentales utilizados para caracterizar estas regiones son: mapeos espectroscópicos micro-Raman en las regiones de guiado de luz y medidas de distribución de intensidad de la luz guiada. Las medidas experimentales se compararon con resultados de un modelo numérico de elementos finitos que simula una expansión mecánica arbitraria en el seno de un material elástico. A partir de esta comparación, fue posible encontrar interesantes resultados relacionados con las características de la expansión mecánica producida por la interacción láser-material y con el comportamiento piezo-espectroscópico Raman del cristal de niobato de litio. Además, se presentó y aplicó un método directo basado en este comportamiento que permite obtener las características de confinamiento de luz (campo de índice de refracción) de guías de onda ópticas originadas por deformaciones mecánicas.

El estudio realizado en esta tesis tiene por un lado potencial aplicación en el diseño de dispositivos fotónicos integrados para aplicaciones en diversas áreas tales como comunicaciones, sensores y láseres. Por otro lado puede contribuir al estudio del comportamiento opto-mecánico a escala microscópica de materiales ópticos trasparentes, en particular de niobato de litio.