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Fabricación de conos de guía de ondas por redistribución de elementos inducidos por láser de femtosegundo en vidrio  
Fabricación de conos de guía de ondas por redistribución de elementos inducidos por láser de femtosegundo en vidrio
En el trabajo se presenta la fabricación y el desempeño posterior de conos de guía de ondas logradas por la acción de un láser de femtosegundo en un vidrio de fosfato modificado.
Más particularmente, se demuestra que controlando la velocidad de exploración durante el proceso de escritura es posible afinar adecuadamente tanto el tamaño del área modificada como el contraste del índice de refracción para producir guías de onda que pueden hacer frente a diámetros de campo de modo en el rango de los 7-16μm. Además, se han fabricado estructuras cónicas a través de la la inducción de una aceleración en la velocidad de exploración del láser, resultando un dispositivo que puede convertir eficientemente una amplia gama de campos de modo.
El fino control logrado sobre el contraste del índice en el rango de 10-3 y 10-2 permitirían la producción de una amplia variedad de conos que podrían ser usados potencialmente para acoplar numerosos dispositivos fotónicos.

Láser de femtosegundo


La escritura con láser de femtosegundo es un procedimiento bien establecido para desarrollar dispositivos fotónicos. Sin embargo, la mayoría de las estructuras creadas por la escritura láser en vidrio presentan una diferencia en el índice de refracción relativamente pequeña (Δn) que se debe a la naturaleza del material en sí mismo y al mecanismo asociado de modificación responsable del cambio de índice. A pesar de estas limitaciones, el uso de diferentes estrategias de escritura han permitido la fabricación de dispositivos fotónicos en una amplia variedad de familias de vidrios, incluyendo silicatos, fosfatos, teluritas, boratos y chalcogenuros.
Alternativamente a estas estrategias, el uso del láser fs para inducir cambios en la composición local (redistribución de elementos) emerge como una estrategia muy atractiva para producir microestructuras refractivas esta vez con un gran índice de contraste.
De hecho, trabajos recientes han demostrado que la redistribución de elementos generada por el láser de femtosegundo (FLIER) permite la producción
de guías de onda, amplificadores ópticos y láseres de alta eficiencia, de una manera muy versátil y controlable.
La clave de esta técnica radica en la adición de pequeñas cantidades de
óxido pesado (como La2O3, BaO) y ligero (típicamente alcalinos)
como modificadores del vidrio que migran de forma cruzada bajo ciertas condiciones bajo la irradiación de láser fs, dando lugar a Δn de valores superiores a 10-2

Dispositivos de acoplamiento fotónico


Varias son las tecnologías para la producción de dispositivos de guía de luz, sin embargo, cada tecnología tiene sus propios requisitos y, en muchos casos, las estructuras producidas no son directamente compatibles entre sí.
Por esta razón, el desarrollo de dispositivos de modo de acoplamiento comenzó hace unas décadas.
Incluso en un solo dispositivo fotónico, es posible que las guías de ondas se diseñen con varias secciones distintas para realizar diferentes funciones.

Por lo tanto, se necesitan estructuras cónicas para facilitar la sintonía de distribuciones modales entre dos elementos de guía de luz con un costo reducido en términos de pérdidas. Los estrechamientos de la guía de ondas son por lo tanto elementos clave de la fotónica integrada y desempeñan un papel fundamental en el
desarrollo de la fotónica SOI donde diámetros de mode de campo pequeños (MFD's) son una necesidad.

En el trabajo, se propone un nuevo enfoque para producir guías de onda sintonizables en términos del tamaño de la región y su índice de contraste. Los avances logrados nos han permitido fabricar conos ópticos que transforman efectivamente una amplia gama de diámetros de campo de modo con baja propagación de pérdidas en los vasos de fosfato modificados. El enfoque desarrollado puede utilizarse de forma similar en otras familias de vidrio y muestra un gran potencial para la creación rápida de prototipos de componentes fotónicos integrados eficientes que impliquen estructuras cónicas.
El énfasis de este trabajo se basa en el uso de un enfoque novedoso, como el de FLIER, para generar
estructuras de guía de luz donde el índice local puede ser ajustado con precisión

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Este es un trabajo del Instituto de Óptica en colaboración con el departamento de física de materiales de la Universidad Complutense de Madrid y el Electronic Engineering Department del Higher Technological Institute of Acatlan Osorio de Mexico
 
Investigación financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Agencia Estatal de Investigación
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