Fabricación de una guía de onda por difusión de Titanio Ti en Niobato de Litio LiNbO3
Date
2006
Authors
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Publisher
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Abstract
Hoy prácticamente, no es posible encontrar ninguna área de la ciencia y la técnica, donde los dispositivos optoelectrónicos no sean usados. Desde el punto de vista de la ingeniería, la optoelectrónica significa un enfoque radicalmente nuevo para el diseño del dispositivo en el que la radiación óptica se utiliza como transportadora de información y la electrónica para controlarla y procesarla. Además entre todos los medios técnicos posibles que son usados para la medición, control, dirección, transmisión y procesamiento de datos, la parte de dispositivos optoelectrónicos constituyen más del 60%.
A pesar de la evolución rápida de la tecnología para el control de la onda luminosa durante la última década, la operación básica de comunicaciones vía fibra óptica ha permanecido esencialmente inalterado. Así desde sus inicios, la modulación directa de la fuente y una detección directa del receptor que usa un fotodiodo PIN de avalancha han sido los soportes principales de sistemas ópticos. El uso de ondas coherentes en sistemas de comunicación óptica ofrece ventajas significativas que incluyen mejor sensibilidad del receptor y alta seguridad en la transmisión de información confidencial. El desarrollo de componentes electro- ópticos activos utilizando materiales como el niobato de litio (LiNbO3) o los semiconductores de los grupos III-V se encuentra actualmente en pleno desarrollo a nivel internacional. Las aplicaciones de esta tecnología se encuentran en las telecomunicaciones ópticas, en el procesamiento óptico de señales, computadoras ópticas etc. esta tecnología es la más prometedora y por consiguiente el número de laboratorios es creciente alrededor del mundo.
Con el objeto de implementar esta línea de trabajo se propone el estudio y realización de una guía de onda por difusión de Titanio (Ti) en Niobato de Litio. Los beneficios derivados de esta investigación comprenderán entre otros, la adquisición de experiencia tecnológica en este campo y la potencialidad de generar conocimientos teóricos-experimentales asociados a los diferentes aspectos de dicha tecnología.
Este trabajo forma parte de uno más general que consiste en la fabricación de un detector de campo eléctrico o potencial, formado por un láser infrarrojo, fibra óptica, modulador (guía de onda), fibra óptica y un detector (fotodiodo pin de avalancha). La guía se coloca entre las líneas de alta tensión (34.2 -115Kv) donde la diferencia de potencial es detectada por la guía de onda que modifica su orientación cambiando sus propiedades de transmisión óptica, estas son detectadas por el diodo pin al recibir la señal del láser que viaja a través de fibra- modulador-fibra, [25,26,27]
La etapa inicial de esta actividad comprende la realización de un trabajo de investigación bibliográfico, segunda etapa la fabricación y puesta apunto de todos los componentes para la realización de la guía, la última etapa implica la fabricación y caracterización de ésta.
El trabajo esta presentado en la siguiente forma; el capítulo uno comprende un análisis teórico de una guía de onda, en la primera parte se presenta la ecuación diferencial que representa el índice elipsoidal en los ejes x, y, z. en la segunda parte la propagación de la luz en un cristal, en la tercera parte el efecto electroóptico en el cambio de índice, en la cuarta parte el cambio del índice y la quinta parte los modos electromagnéticos en la guía, donde se resuelve la ecuación de onda como un ejemplo.
El capítulo dos comprende las propiedades del sustrato, estructura cristalina y estequiometricas, sus propiedades físicas básicas, el índice refractivo del sustrato, sus propiedades ópticas (efecto Pockels y Kerr), daño óptico relacionado a la presencia de impurezas, propiedades químicas y eléctricas del LiNbO.
El capítulo tres presenta los métodos de difusión más comúnmente usados en la difusión de impurezas, se analiza la primera y segunda ley de Fick's, se resuelve la segunda ley de Fick para la difusión térmica.
El cuarto capítulo muestra fotografías de equipos utilizados para la fabricación de la guía, así como, los métodos de deposición de Ti en el sustrato, graficas de rayos x para medir espesores de deposición y algunos resultados obtenidos como resultado de estos procesos.
El quinto capítulo describe el proceso de caracterización por medio de biselado para obtener la profundidad de unión de la difusión, medición de conductividad en las muestras, fotografías que comprueban el confinamiento de la luz dentro del cristal, transmisión a través del cristal cuando hay difusión y la no transmisión cuando no la hay, resultados y conclusiones.