Contribución al diseño de dispositivos básicos para óptica integrada con guías de onda planas con perfil de índice de refracción del tipo secante hiperbólica

Resumen

El objetivo de este trabajo es el diseño de dispositivos pasivos básicos para óptica integrada, mediante guías de onda planas GRIN cuyo perfil de índice de refracción está caracterizado por una distribución secante hiperbólica. En primer lugar se presenta un análisis general de la propagación de luz a través de guías con perfil de índice de refracción transversal secante hiperbólica, mediante el formalismo de rayos para iluminación uniforme y se determinan las condiciones de formación de imagen y colimación. También se analiza la propagación de haces inclinados y se determina la forma de las cáusticas producidas en el interior de la guía. Asimismo, se analiza la propagación de haces gaussianos en eje y fuera de eje y se realiza una comparación con la propagacion de estos haces en guías con perfil de índice de refracción cuadrático (selfoc). Se presenta el diseño de diversos dispositivos, por ejemplo, colimadores y focalizadores actuando como conectores simples, dispositivos para rotación, traslación y focalización de haces inclinados, y un dispositivo expansor o contractor del tamaño del haz. Además, se analiza la propagación de luz a través de guías de onda planas con un perfil de índice de refracción en la dirección transversal secante hiperbólica y variación axial. En este análisis se determinan las ecuaciones generales de propagación, las condiciones de enfoque y colimación, los aumentos transversal y angular de la guía y las aperturas numéricas de entrada y salida. Teniendo en cuenta los resultados de este análisis se presentan dos dispositivos para realizar funciones de acoplamiento, en eje y fuera de eje, entre estructuras planares. Todos los resultados se particularizan para dos funciones axiales específicas denominadas función cónica divergente y función parabólica convergente. Finalmente se presenta el diseño de un nuevo dispositivo para controlar el tamaño del