Tesis doctoral 

En las últimas décadas, la banda del infrarrojo medio (2-20 μm) ha despertado un gran interés en la comunidad científica dedicada a la fotónica del Grupo IV. Este auge se debe a las múltiples aplicaciones que pueden desarrollarse en este rango del espectro electromagnético, entre las que sobresalen las comunicaciones ópticas por espacio libre y, sobre todo, la espectroscopia infrarroja, que permite identificar inequívocamente las sustancias disueltas en una muestra y cuantificar su concentración. La plataforma de guiado más usada en la banda de comunicaciones, la de silicio sobre aislante, no puede utilizarse fácilmente a longitudes de onda mayores de 4 μm a causa de las elevadas pérdidas que presenta el dióxido de silicio (aislante). Por ello, es necesario encontrar nuevas estructuras que puedan operar por encima de los límites de transparencia impuestos por los materiales de las estructuras tradicionales. Así, en esta tesis se expone el desarrollo de nuevas plataformas fotónicas integradas para la banda del infrarrojo medio. En concreto, se han propuesto las plataformas de guiado de silicio suspendido y de germanio suspendido con rejillas laterales en régimen sub longitud de onda, en las que el dióxido de silicio se elimina con una solución ácida. Entre otros dispositivos, se han diseñado, fabricado y demostrado experimentalmente guías de onda a diferentes longitudes de onda, entre las que destaca la de 7.67 μm, consiguiéndose pérdidas de propagación bajas en torno a 3 dB/cm (silicio suspendido) y 5 dB/cm (germanio suspendido). Asimismo, el problema del acoplo chip-fibra, cuya resolución es imprescindible para la utilización práctica de cualquier plataforma integrada competitiva, se ha abordado mediante el diseño de acopladores chip-fibra superficiales de alta eficiencia y banda ancha, a saber: una microantena de germanio suspendido y un acoplador de rejilla de orden cero.