Studio di un modulatore ottico in tecnologia SOI

L’obiettivo di questa tesi è stato lo studio di un modulatore ottico in tecnologia SOI ad alto contrasto d’indici di rifrazione, presentato dalla [1]. Questo è un modulatore ottico submicrometrico basato su una giunzione p-n a quattro terminali, integrato in guida d’onda rib che effettua la modulazione di fase ad una lunghezza d’onda di 1.55 µm, sfruttando l’effetto di dispersione di plasma in seguito a svuotamento della giunzione dai portatori liberi. Le dimensioni geometriche della regione guidante del dispositivo sono tali da garantire una propagazione a singolo modo ed una birifrangenza quasi nulla, mentre la tipologia a svuotamento garantisce dei tempi di risposta indipendenti dal tempo di vita medio dei portatori liberi. Tale studio non è stato uno sterile rifacimento di quanto già presentato in letteratura, ma si è cercato per quanto possibile di ottimizzare le prestazioni del modulatore.
L’introduzione di un nuovo profilo di drogaggio che garantisce un range di polarizzazione del dispositivo dai 0 V ai 10 V, è stato determinante in vista di quelli che sono stati i risultati ultimi di questa tesi. Questo profilo di drogaggio ha localmente introdotto una maggiore variazione della concentrazione dei portatori, introducendo un picco più alto nella variazione dell’indice di rifrazione locale; allo stesso tempo la variazione puntuale del coefficiente d’attenuazione, in parte della struttura guidante ha subito un aumento, anche se relativamente basso, in altra parte ha subito una diminuzione; si è visto come globalmente le simulazioni hanno indicato che la variazione del profilo di drogaggio non ha apportato una significativa variazione delle perdite nella struttura.
Un possibile sviluppo della ricerca basata sulla tecnologia del modulatore a doppio canale, sarebbe quello di individuare nuove tipologie o profili di dragaggio, che permettano un range di variazione dei profili degli indici molto più ampio, ed in questo modo sarebbe possibile ridurre la dimensione del dispositivo finale, o ridurre la tensione di polarizzazione dei modulatori di fase in modo da ridurre anche la potenza dissipata, e rendere al contempo minore la birifrangenza. Questa ultima caratteristica potrebbe essere ridotta agendo sulle dimensioni geometriche della regione guidante.