Generación y procesamiento de señales ópticas coherentes mediante sistemas de fibra óptica

Abstract

En el presente trabajo de tesis doctoral se estudian y analizan métodos analíticos aplicados a la generación y el procesamiento de señales ópticas mediante distintos dispositivos y sistemas de fibra óptica. Este trabajo se puede dividir en dos partes. En la primera parte, se estudian diversos dispositivos fotónicos basados en "fiber Bragg grating" (FBG) para su aplicación en la generación de señales ópticas en forma de pulsos de luz coherente mediante un diseño adecuado de una cavidad Fabry-Perot, el procesamiento analógico mediante sistemas interferométricos, la generación de líneas de retardo y la caracterización de señales ópticas en intensidad y fase mediante la implementación en el dominio óptico de una de las propiedades de la función de distribución de Wigner. La segunda parte de esta tesis se concentra en el modelado y caracterización de un láser de fibra óptica formado por dos cavidades acopladas, el cual opera bajo el régimen "additive-pulse mode locking" (APM). Se propone un modelo analítico que resuelve la propagación de los campos eléctricos en ambas cavidades del láser. Este modelo, definido mediante un sistema de ecuaciones no-lineales y acopladas, se resuelve a través un algoritmo que permite estimar la salida con un error pequeño. Mediante este nuevo algoritmo, basado en el "split-step method" (SSM) de paso variable, se realizan análisis diversos, tales como: estabilización del régimen pulsado y "continuous wave" (CW) del láser por medio de un proceso de ruido gaussiano aditivo, acople de los campos eléctricos generados para distintas condiciones y un análisis de las posibles inestabilidades del sistema. Finalmente, se muestran mediciones experimentales y se realiza una comparación de los resultados obtenidos de forma teórica y experimental, encontrando una muy buena concordancia entre ellos.