CPGEI (Doutorado): Yujuan Wang - 22/11/2017

Sistema automatizado para gravação de estruturas fotônicas

Resumo: Este trabalho apresenta um sistema automatizado que foi desenvolvido com o objetivo de fabricar estruturas fotônicas por meio da técnica de escrita direta com pulsos de laser de femtossegundo. Tal técnica consiste em focalizar finamente o feixe de laser em substratos transparentes e movimentar o substrato em direções paralela e perpendicular em relação à direção de propagação do feixe de laser. Procedimentos de controle automatizado referente ao feixe de laser e à translação de substrato foram implementados e integrados, resultando num sistema totalmente automatizada para a gravação de estruturas fotônicas. Utilizando o sistema automatizado de gravação, guias de onda funcionais em forma de reta e com curvaturas foram fabricados com sucesso, cujos perfis de campo próximo demonstraram propagação monomodo da luz vermelha de \SI{635}{\nano\meter} que foi injetada e guiada. Além disso, a possibilidade de gravar estruturas fotônicas 2D e 3D é confirmada pelas gravações de uma estrutura em forma de espiral logarítmica (2D) e uma estrutura \emph{fan-out} (3D). Estes resultados demonstram que o sistema desenvolvido está totalmente pronto para o uso prático de fabricar diversas estruturas fotônicas com aplicações potenciais nas áreas de redes de comunicação moderna e de circuitos fotônicos integrados.
Palavras-chave: Automação, Controle, Laser de femtossegundo, Estruturas Fotônicas, Técnica de Escrita Direta com Laser de femtossegundo

Automated system for the writing of photonic structures

Abstract: An automated system is reported in this work with the goal of fabricating photonic structures by the direct-write technique with femtosecond laser pulses. This technique uses a finely focused laser beam into transparent substrates and the translation of the substrate along directions parallel and perpendicular to the propagation direction of the incident laser beam. Control procedures related to laser pulses and sample translation were implemented and integrated, giving rise to a fully automated femtosecond writing system. Functional straight-line and curved waveguides have been successfully achieved with the automated writing system, where single mode propagation is observed from their near filed profiles when 635 nm light is injected and guided. In addition, the possibility of writing 2D and 3D photonic structures is confirmed by tracing a logarithmic spiral structure (2D) and a fan-out structure (3D). These results show that the developed system is fully operational in practice for the purpose of fabricating a variety of photonic structures with potential applications in modern communication networks and integrated photonic circuits.
Keywords: Automation, Control, Automated System, Femtosecond Laser, Photonic Structures, Femtosecond direct-write Technique

Lista de publicações:

WANG, Y.; NEGRI, L. H. ; MATOS, D. S. . Accuracy Improvement in Embedded Fiber Bragg Grating Interrogation Systems. In: International Microwave and Optoelectronics Conference IMOC, 2013, Rio de Janeiro. Proceedings of the International Microwave and Optoelectronics Conference, 2013. v. 1. p. 1-6. 

NEGRI, L. H. ; WANG, Y. ; PATERNO, A. S. ; MULLER, M. ; FABRIS, J. L. . Distributive Surface Load Position Estimation by Smart Optical Sensing. In: 16º SBMO Simpósio Brasileiro de Micro-ondas e Optoeletrônica e o 11º CBMag Congresso Brasileiro de Eletromagnetismo, 2014, Curitiba. Anais do MOMAG 2014, 2014. p. 359-362.

NEGRI, G. H. ; BARTSCH, A. G. ; SEBEM, R. ; WANG, Y. ; Negri, L. H. ; PATERNO, A. S. . Filtros Adaptativos para Correção de Distorções em um Analisador de Espectros Ópticos Customizado. In: Congresso Brasileiro de Automática - XX CBA, 2014, Belo Horizonte. Anais do Congresso Brasileiro de Automática - XX CBA. São Paulo, 2014. p. 1-6.

WANG, YUJUAN; NEGRI, LUCAS H. ; KALINOWSKI, HYPOLITO J. ; MATTOS, DANIEL S. ; NEGRI, GABRIEL H. ; PATERNO, ALEKSANDER S. . Hardware embedded fiber sensor interrogation system using intensive digital signal processing. Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications, v. 13, p. 139-155, 2014.