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[ES] La tomografía por difracción surge para mejorar las técnicas de imagen al considerar la naturaleza ondulatoria de la luz. Mientras que los primeros sistemas de imagen médica se basaban únicamente en fuentes sin difracción, este enfoque consigue mejorar la reconstrucción del índice de refracción de los objetos, lo que permite, por ejemplo, el estudio de estructuras subcelulares. Del mismo modo, la demanda de redes de telecomunicaciones cada vez más rápidas y seguras ha propiciado la aparición de la fotónica. Hace dos décadas, la combinación de estos dos campos dio lugar a los primeros sistemas de tomografía por difracción óptica (ODT), los cuáles han evolucionado rápidamente durante este siglo. En esta tesis, presentamos dos nuevas aplicaciones de la ODT. La primera está relacionada con el concepto del microscopio tomográfico de fase (TPM), una versión de la ODT que permite el estudio de células aisladas, con muchas aplicaciones biomédicas, como el diagnóstico y la prognosis del cáncer. Sin embargo, los sistemas TPM actuales son caros, pesados y complejos. Para resolver estos problemas, proponemos el concepto de TPM en chip. Con este fin, diseñamos una hoja de ruta hacia el primer dispositivo tomográfico integrado en el marco de la tecnología lab-on-a-chip (LoC), y desarrollamos los primeros pasos para ello: 1) Hasta ahora, sólo se han utilizado detectores planos para obtener los mapas de índice de refracción de los objetos estudiados en TPM, basados en la detección del campo difractado hacia delante. Sin embargo, los principios físicos fundamentales indican que medir también el campo difractado hacia detrás debería mejorar la resolución de las imágenes. Además, un detector plano no es la configuración óptima para el TPM en chip. En esta línea, hemos explorado la posibilidad de usar detectores circulares en este escenario, como una técnica más adecuada para las configuraciones en chip, demostrando al mismo tiempo que este enfoque proporciona una mejor resolución, [CA] La tomografia per difracció sorgeix per millorar les tècniques d'imatge anteriors en considerar la naturalesa ondulatòria de la llum. Mentre que els primers sistemes d'imatge mèdica es basaven únicament en fonts sense difracció, aquest enfocament aconsegueix millorar la reconstrucció de l'índex de refracció dels objectes, la qual cosa permet, per exemple, l'estudi d'estructures subcelulars. De la mateixa manera, la demanda de xarxes de telecomunicacions cada vegada més ràpides i segures ha propiciat l'aparició de la fotònica. Fa dues dècades, la combinació d'aquests dos camps va portar als primers sistemes de tomografia per difracció òptica (ODT), els quals han evolucionat ràpidament durant aquest segle. En aquesta tesi, presentem dues noves aplicacions de la ODT. La primera està relacionada amb el concepte del microscopi tomogràfic de fase (TPM), una versió de la ODT que permet l'estudi de cèl·lules aïllades, amb moltes aplicacions en biomedicina, com el diagnòstic i prognosi del càncer. No obstant això, els sistemes TPM actuals són cars, pesats i complexos. Per resoldre aquests problemes, proposem el concepte de TPM en xip. Per fer-ho, dissenyem un full de ruta cap al primer dispositiu tomogràfic integrat en el marc de la tecnologia lab-on-a-chip (LoC), i desenvolupem els primers passos a aquest efecte: 1) Fins ara, només s'han utilitzat detectors plans per a obtindre els mapes d'índex de refracció dels objectes estudiats en TPM, basats en la detecció del camp difractat cap avant. No obstant això, els principis físics fonamentals indiquen que mesurar també el camp difractat cap endarrere hauria de millorar la resolució de les imatges. A més, un detector pla no és la configuració òptima per al TPM en xip. En aquesta línia, hem explorat la possibilitat d'usar detectors circulars en aquest escenari, com una tècnica més adequada per a les configuracions en xip, demostrant al mateix temps que aquest enfocament proporciona una millor resolució que el lineal. 2) Pro, [EN] Diffraction Tomography arises to improve previous imaging techniques by considering the wave nature of light. Whereas the first medical imaging systems relied only on non-diffracting sources, this approach results in an enhanced reconstruction of the object's refractive index distribution, allowing, for example, the study of subcellular structures. Likewise, the demand for increasingly faster and secure telecommunication networks led to the advent of photonics. Two decades ago, the combination of these two fields gave rise to the first optical diffraction tomography (ODT) systems, which have rapidly evolved during this century. In this thesis, we present two novel applications of ODT. The first one is related to the concept of tomographic phase microscopy (TPM), a version of ODT that enables the study of isolated cells, with many applications in biomedicine, such as the diagnosis and prognosis of cancer. Nevertheless, current TPM systems are expensive, heavy, and cumbersome. To solve these issues we propose the concept of on-chip TPM. For this purpose, we design a roadmap towards the first integrated tomographic device in the frame of lab-on-a-chip (LoC) technology and develop the first steps to this end: 1) Until now, only flat detectors have been used to obtain the refractive index maps of the objects studied in TPM, based on the detection of the forward scattering. However, fundamental physical principles indicate that measuring also the backscattered field should improve the resolution of the images. Moreover, a flat detector is not the optimal configuration for on-chip TPM. In this vein, we have explored the possibility of using circular detectors in this scenario as a more suitable technique for on-chip configurations, demonstrating at the same time that this approach provides a better resolution than the linear one. 2) We propose a TPM on-chip scheme based on the use of dielectric nanoantennas as the ODT light source and detector pixels, and experimental

[ES] La Ingeniería de Telecomunicaciones es una disciplina muy amplia cuyas aplicaciones tienen cabida en multitud de campos. Llevado al ámbito militar, las telecomunicaciones juegan un papel fundamental en el campo de guerra electrónica, donde es crucial poder usar de forma segura el espectro electromagnético mientras que simultáneamente se deniega su uso a los adversarios. Para esta última acción son fundamentales los denominados jammers o inhibidores de señal, los cuales han existido durante décadas, pero que en muchas ocasiones se quedan obsoletos ante nuevos esquemas de comunicación. En este contexto, es muy importante poder dotar al jammer de cierta inteligencia para, por un lado, ser más eficaz a la hora de interrumpir una comunicación enemiga; y por otro lado, para evitar en la medida de lo posible ser detectado. En este Trabajo Fin de Máster se refleja el proceso de diseño, implantación y validación de un prototipo de jammer inteligente realizado en el departamento de Guerra Electrónica de la empresa DAS Photonics, y que tiene continuidad más allá de lo presentado en esta memoria, pues es uno de los productos que más está demandando el mercado en los últimos años.

[ES] El objetivo del Trabajo de Fin de Grado (TFG) es el estudio de nanomateriales de cambio de fase con memoria no volátil y el diseño de nuevos componentes integrables en circuitos fotónicos integrados (PICs) empleando dichos materiales. En este trabajo, se estudiarán materiales de cambio de fase basados en compuestos GeiSbjTek (GST), así como su uso en la tecnología fotonica CMOScompatible. En una primera fase, se caracterizarán experimentalmente las propiedades ópticas de nanocapas de GST fabricadas en el Centro de Tecnología Nanofotónica (NTC). Posteriormente, se llevará a cabo el proceso de diseño y simulación de un componente de conmutación inalámbrica 3D basado en el uso del grating y su capacidad de radiar fuera del plano que lo contiene. El desarrollo de estos dispositivos resulta de gran interés para aplicaciones en telecomunicaciones (PICs reconfigurables, redes de conmutación compactas, centros de gran capacidad de procesado, nuevas tipologías y tecnologías de red), así como también para otros campos como la medicina, industria, aplicaciones militares, computación fotónica, y también permitiendo la creación de dispositivo Lab-on-a-chip de reducida dimensión., [EN] The objective of the Bachelor Thesis (BT) is the study of phase-change nanomaterials with nonvolatile memory and the design of new integrable components in photonic integrated circuits (PICs) using these materials. In this work, phase-change materials based on GeiSbjTek (GST) compounds will be studied, as well as their use in CMOS-compatible photonics technology. In a first phase, the optical properties of GST nanolayers manufactured at the Nanophotonic Technology Center (NTC) will be experimentally characterized. Subsequently, the design and simulation process of a 3D wireless switching component will be carried out based on the use of a grating structure and its capability to radiate out of the plane that contains it. The development of these devices is of great interest for telecommunications applications (reconfigurable PICs, compact switching networks, high-capacity processing centers, new network typologies and technologies), as well as for other fields such as medicine, industry, military applications, photonic computing, and also allowing the creation of Lab-on-a-chip device of reduced dimension.

[ES] Los biosensores son dispositivos analíticos con aplicabilidad en diferentes campos y con numerosas ventajas frente a otros métodos analíticos convencionales, como son el uso de pequeños volúmenes de muestra y reactivos, su sensibilidad y su rápida respuesta, sin necesidad de pretratamiento de la muestra, equipos caros o personal especializado. Sin embargo, se trata de un campo de investigación relativamente nuevo en el que todavía queda mucho camino por andar. Esta Tesis doctoral pretende aportar un granito de arena a este campo de conocimiento mediante el estudio del potencial de diferentes materiales porosos como transductores para el desarrollo de biosensores ópticos con respuesta en tiempo real y sin marcajes. Los materiales propuestos van desde aquellos artificialmente sintetizados, como silicio poroso (SiP), nanofibras (NFs) poliméricas o membranas poliméricas comerciales, hasta materiales naturales con propiedades fotónicas que todavía no habían sido explotadas para el sensado, como son los exoesqueletos de biosílice de diatomeas. Todos ellos tienen en común la simplicidad en su obtención, evitando costosos y laboriosos procesos de nanofabricación. Para su estudio, se analizará su respuesta óptica y, en aquellos casos en los que ésta permita llevar a cabo experimentos de detección, se desarrollarán estrategias para su biofuncionalización y su implementación en experimentos de biosensado. En el caso del SiP y las NFs se han optimizado los parámetros de fabricación para obtener una respuesta óptica adecuada que permita su interrogación. A continuación, se ha llevado a cabo su biofuncionalización empleando métodos covalentes y no covalentes, así como diferentes bioreceptores (aptámeros de ADN y anticuerpos) para estudiar su potencial y sus limitaciones como biosensores. En el caso de las membranas comerciales y el exoesqueleto de sílice de diatomeas, se ha caracterizado su respuesta óptica y se han llevado a cabo experimentos de sensado de índice de refracc, [CA] Els biosensors són dispositius analítics amb aplicabilitat en diferents camps i amb nombrosos avantatges enfront d'altres mètodes analítics convencionals, com són l'ús de xicotets volums de mostra i reactius, la seua sensibilitat i la seua ràpida resposta, sense necessitat de pretractament de la mostra, equips cars o personal especialitzat. No obstant això, es tracta d'un camp d'investigació relativament nou en el qual encara queda molt camí per fer. Aquesta Tesi doctoral pretén aportar el seu òbol a aquest camp de coneixement mitjançant l'estudi del potencial de diferents materials porosos com a transductors per al desenvolupament de biosensors òptics amb resposta en temps real i sense marcatges. Els materials proposats van des d'aquells artificialment sintetitzats, com a silici porós (SiP), nanofibras (NFs) polimèriques o membranes polimèriques comercials, fins a materials naturals amb propietats fotòniques que encara no havien sigut explotades per al sensat, com són els exoesquelets de biosílice de diatomees. Tots ells tenen en comú la simplicitat en la seua obtenció, evitant costosos i laboriosos processos de nanofabricació. Per al seu estudi, s'analitzarà la seua resposta òptica i, en aquells casos en els quals aquesta permeta dur a terme experiments de detecció, es desenvoluparan estratègies per a la seua biofuncionalizació i la seua implementació en experiments de biosensat. En el cas del SiP i les NFs s'han optimitzat els paràmetres de fabricació per a obtenir una resposta òptica adequada que permeta la seua interrogació. A continuació, s'ha dut a terme la seua biofuncionalizació emprant mètodes covalents i no covalents, així com diferents bioreceptors (aptàmers d'ADN i anticossos) per a estudiar el seu potencial i les seues limitacions com a biosensors. En el cas de les membranes comercials i l'exoesquelet de sílice de diatomees, s'ha caracteritzat la seua resposta òptica i s'han dut a terme experiments de sensat d'índex de refracció per a estudiar la, [EN] Biosensors are analytical devices with application in diverse fields and with several advantages relative to other conventional methods, such as the use of small volumes of sample and reagents, their sensitivity and their fast response, without the need of the sample pretreatment, expensive equipments or specialised technicians. Nevertheless, this is a relatively new research field in which there is a long way to go yet. This doctoral Thesis aims at doing its bit to this field of knowledge by studying the potential of different porous materials as transducers for the development of real-time and label-free optical biosensors. The proposed materials range from those artificially synthesised, such as porous silicon (pSi), polymeric nanofibres (NFs) or commercial polymeric membranes, to natural materials with photonic properties that had not been exploited for sensing yet, such as biosilica exoskeletons of diatoms. All of them have in common its simple production, avoiding expensive and laborious nanofabrication processes. For their study, their optical response will be analysed and, in those cases in which such optical response allows performing detection experiments, strategies for their biofunctionalisation and their implementation in biosensing experiments will be developed as well. Regarding pSi and NFs, the fabrication parameters were optimised to get a suitable optical response for their interrogation. Afterwards, their surface functionalisation was carried out by covalent and non-covalent methods, as well as different bioreceptors (DNA aptamers and antibodies), to study their potential and their constraints as biosensors. Concerning commercial membranes and the biosilica exoskeleton of diatoms, their optical response was characterised and refractive index sensing experiments were carried out to study their sensitivity. Additionally, a biofunctionalisation method for the surface of the diatoms exoskeleton was developed based on the use of cationic polyelect

[EN] Optical technologies are the backbone of modern communication systems providing high-speed access to the Internet, efficient inter and intra-data center interconnects and are expending towards growing research fields and new markets such as satel- lite communications, LIDARs (Laser Imaging Detection and Ranging) applications, Neuromorphic computing, and programable photonic circuits, to name a few. Be- cause of its maturity and low-cost, silicon photonics is being leveraged to allow these new technologies to reach their full potential.As a result, there is a strong need for innovative, high-speed and energy-efficient photonic integrated building blocks on the silicon platform to increase the readiness of silicon photonic integrated circuits. The work developed and presented in this thesis is focused on the design and char- acterization of advanced passive and active devices, for photonic integrated circuits. The thesis consists of three main chapters as well as a motivation and concluding sections exposing the rationale and the accomplishments of this work. Chapter one describes the design and characterization of an electro-optical Mach-Zehnder mod- ulator embedded in highly efficient vertical pn junction exploiting the free-carrier dispersion effect in the O-band.. Chapter two is devoted to the design and charac- terization of a novel geometry of asymmetrical multimode interference device and its implementation in a Mach-Zehnder modulator. Chapter three is dedicated to the design and characterization of innovative 1-dimensional photonic crystal designs for slow- lightmodulation applications. An extensive analysis of the main trade-off arising from the use of slow light is presented., [ES] Las tecnologías ópticas son el eje vertebrador de los sistemas de comunicación mod- ernos que proporcionan acceso de alta velocidad a la Internet, interconexiones efi- cientes entre centros de datos y dentro de ellos. Además, se están expandiendo hacia campos de investigación crecientes y nuevos mercados como son las aplicaciones de comunicaciones por satélite, los LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), la computación neuromórfica y los circuitos fotónicos programables, por nombrar algunos. La fotónica de silicio está considerada y aceptada ampliamente como una de las tecnologías clave para que dichas aplicaciones puedan desarrollarse. Como resultado, hay una fuerte necesidad de estructuras fotónicas básicas integradas que sean innovadoras, que soporten altas velocidades de transmisión y que sean más eficientes en términos de consumo de potencia, a fin de aumentar la capacidad de los circuitos integrados fotónicos de silicio. El trabajo desarrollado y presentado en esta tesis se centra en el diseño y la car- acterización de dispositivos avanzados pasivos y activos, para circuitos fotónicos integrados. La tesis consta de tres capítulos principales, así como de sendas sec- ciones de motivación y conclusiones que exponen los fundamentos y los logros de este trabajo. El capítulo uno describe el diseño y la caracterización de un modulador electro-óptico Mach-Zehnder incorporado en una unión pn vertical altamente eficien- ciente que explota el efecto de dispersión de plasma en banda O. El capítulo dos está dedicado al diseño y caracterización de una nueva geometría de dispositivo de interferencia multimodo asimétrico y su aplicación en un modulador Mach-Zehnder. El capítulo tres está dedicado al diseño y caracterización de innovadores cristales fotónicos unidimensionales para aplicaciones de modulación con luz lenta. Se pre- senta un amplio análisis de los principales retos derivados del uso de la misma., [CA] Les tecnologies òptiques són l'eix vertebrador d'aquells sistemes de comunicació moderns que proporcionen accés d'alta velocitat a la Internet, així com intercon- nexions eficients inter i entre centres de dades. A més a més, s'estan expandint cap a camps d'investigació creixents i nous mercats com són les aplicacions de co- municacions per satèl·lit, els LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), la computació neuromòrfica i els circuits fotònics programables, entre d'altres. La fotònica de silici és considerada i acceptada àmpliament com una de les tecnologies clau i necessàries perquè aquestes aplicacions puguen desenvolupar-se. Per aquest motiu, es fa necessària l'existència d'estructures fotòniques bàsiques integrades que siguen innovadores, que suporten altes velocitats de transmissió i que siguen més eficients en termes de consum de potència, a fi d'augmentar la capacitat dels cir- cuits integrats fotònics de silici. El treball desenvolupat i presentat en aquesta tesi se centra en el disseny i la caracterització de dispositius avançats passius i actius, per a circuits fotònics integrats. La tesi consta de tres capítols principals, així com d'una secció de motivació i una altra de conclusions que exposen els fonaments i els assoliments d'aquest treball. El capítol u descriu el disseny i la caracterització d'un modulador electro-òptic Mach-Zehnder incorporat en una unió pn vertical d'alta efi- ciència que explota l'efecte de dispersió de plasma en la banda O. El capítol dos està dedicat al disseny i caracterització d'una nova geometria de dispositiu d'interferència multimode asimètric així com a la seua aplicació en un modulador Mach-Zehnder. El capítol tres està dedicat al disseny i caracterització d'innovadors cristalls fotònics unidimensionals per a aplicacions de modulació amb llum lenta. S'inclou també una anàlisi detallada dels principals reptes derivats de l'ús d'aquest tipus de llum.

[EN] Plasmonic technology promises to unfold new advanced on-chip functionalities with direct applications in photovoltaics, light¿matter interaction, and the miniaturization of optical interconnects at the nanoscale. In this scenario, it is crucial to efficiently drive light to/from plasmonic devices. However, typically used plasmonic wires introduce prohibitive losses, hampering their use for many applications. Recently, plasmonic nanoantennas have been proposed to overcome this drawback, not only providing a notable loss reduction, but also an enhanced on-chip flexibility and reconfigurability. Nevertheless, these devices still perform poorly for long-reach interconnects, owing to their low-directive radiation and low efficiency. Here, we introduce a class of slot-waveguide-based silicon nanoantennas that lift all these limitations and show their feasibility to be connected directly and efficiently to plasmonic devices. To test the performance of these antennae, an on-chip plasmonic-dielectric interconnect is experimentally demonstrated over distances as high as 100 ¿m. In an outstanding manner, our wireless scheme clearly outperforms previous plasmonic approaches in terms of link efficiency and effective gain. This work paves the way for the development of ultrafast on-chip wireless reconfigurable and flexible interconnects and, additionally, opens new avenues in optical manipulation and sensing applications.

[ES] En este trabajo se ha realizado la detección de analitos implicados en el sector sanitario (trombina) e industria alimentaria (alérgenos y patógenos), mediante el uso de un sistema de biosensado fotónico. Este sistema desarrollado por el equipo de LUMENSIA Sensors, emplea la tecnología de chips fotónicos de nitruro de silicio (Si3N4), basados en estructuras de anillos resonantes (RR). Las estrategias de funcionalización química e inmovilización de biomoléculas como aptámeros (fragmentos de ADN de cadena sencilla) y anticuerpos, se han realizado sobre superficies planas de Si3N4 para la detección de analitos, como paso previo a las medidas fotónicas. Por tanto, estas estrategias se han implementado en la preparación del chip fotónico para las medidas en un entorno de laboratorio (set-up). En cuanto a la estrategia aplicada, ésta consiste en la activación química de la superficie del sensor. Después sobre los RR del chip, cuyo tamaño es del orden de las micras, se inmoviliza la sonda de captura (anticuerpo o aptámero), siendo ésta la encargada de reconocer específicamente al analito de interés (trombina, alérgeno o patógeno). En los resultados obtenidos de trombina, se ha elaborado un estudio para la detección de trombina en el seno de diferentes matrices biológicas sobre superficies planas de Si3N4, además del control sobre la activación de una muestra de sangre mediante el uso de factor tisular (TF) y cloruro de calcio (CaCl2). Estos resultados han servido como un estudio preliminar a la optimización del aptámero empleado como sonda de captura, específico de la trombina para su detección sobre chips fotónicos. En lo referente a la detección de alérgenos, se han empleado dos estrategias claramente diferenciadas. Por un lado, la utilización de aptámeros como sondas de captura en la detección del Ovomucoide (OVO) y la Gliadina (GLN) sobre superficies planas Si3N4. Por otro lado, la implementación de anticuerpos monoclonales como moléculas biológicas de captura sob, [CA] En aquest treball s'ha realitzat la detecció d'anàlits implicats en el sector sanitari (trombina) i indústria alimentària (al·lergògens i patògens), mitjançant l'ús d'un sistema de biosensat fotònic. Aquest sistema desenvolupat per l'equip de LUMENSIA Sensors, empra la tecnologia de xips fotònics de nitrur de silici (Si3N4), basats en estructures d'anells ressonants (RR). Les estratègies de funcionalització química i immobilització de biomolècules com aptàmers (fragments d'ADN de cadena senzilla) i anticossos, s'han realitzat sobre superfícies planes de Si3N4 per a la detecció d'anàlits, com a pas previ a les mesures fotòniques. Per tant, aquestes estratègies s'han implementat en la preparació del xip fotònic per a les mesures en un entorn de laboratori (set-up). Quant a l'estratègia aplicada, aquesta consisteix en l'activació química de la superfície del sensor. Després sobre els RR del xip, la grandària del qual és de l'ordre de les micres, s'immobilitza la sonda de captura (anticòs o aptàmer), sent aquesta l'encarregada de reconèixer específicament a l'anàlit d'interés (trombina, al·lergogen o patogen). En els resultats obtinguts de trombina, s'ha elaborat un estudi per a la detecció de trombina en el si de diferents matrius biològiques sobre superfícies planes de Si3N4, a més del control sobre l'activació d'una mostra de sang mitjançant l'ús de factor tissular (TF) i clorur de calci (CaCl2). Aquests resultats han servit com un estudi preliminar a l'optimització del aptàmer empleat com sonda de captura, específic de la trombina per a la seua detecció sobre xips fotònics. Referent a la detecció d'al·lergògens, s'han emprat dues estratègies clarament diferenciades. D'una banda, la utilització de aptàmers com sondes de captura en la detecció del Ovomucoide (OVO) i la Gliadina (GLN) sobre superfícies planes Si3N4. D'altra banda, la implementació d'anticossos monoclonals com a molècules biològiques de captura sobre xips fotònics, s'ha dut a terme en la detecció d, [EN] In this work the detection of analytes involved in the health sector (thrombin) and food industry (allergens and pathogens) has been carried out, through the use of a photonic biosensing system. This system, developed by the LUMENSIA Sensors team, uses the technology of silicon nitride (Si3N4) photonic chips, based on resonant ring structures (RR). The strategies of chemical functionalization and immobilization of biomolecules such as aptamers (single chain DNA fragments) and antibodies, have been performed on flat surfaces of Si3N4 for the detection of analytes, as a previous step to photonic measurements. Therefore, these strategies have been implemented in the preparation of the photonic chip for measurements in a laboratory environment (set-up). Refering to the strategy applied, it consists of the chemical activation of the sensor surface. Then on the RR of the chip, whose size is of the order of microns, the capture probe (antibody or aptamer) is immobilized, being the one in charge of specifically recognizing the analyte of interest (thrombin, allergen or pathogen). In the results obtained from thrombin, a study for the detection of thrombin in different biological matrices on flat surfaces of Si3N4 has been developed, in addition to the control on the activation of a blood sample through the use of tissue factor (TF) and calcium chloride (CaCl2). These results have served as a preliminary study to the optimization of the aptamer used as a capture probe, specific for thrombin for detection on photonic chips. Regarding the detection of allergens, two clearly differentiated strategies have been used. On the one hand, the use of aptamers as capture probes in the detection of Ovomucoid (OVO) and Gliadin (GLN) on Si3N4 flat surfaces. On the other hand, the implementation of monoclonal antibodies as biological capture molecules on photonic chips has been carried out in the detection of the allergens Gliadina (GLN) and casein (CAS), whose results have resulted i

Tesis por compendio, [ES] La revolución posibilitada por las aplicaciones fotónicas durante las últimas décadas ha dejado su impronta en la sociedad tal y como la conocemos actualmente. Ejemplos claros de este impacto están patentes en, por ejemplo, el enorme tráfico de datos generado por el uso de Internet o el empleo extendido de algunas técnicas biomédicas con fines diagnósticos o quirúrgicos, que no podrían entenderse sin el incesante desarrollo de los sistemas ópticos. La necesidad de combinar y miniaturizar estos sistemas para generar funcionalidades más avanzadas dio lugar al nacimiento de los circuitos fotónicos integrados (PICs), que es donde esta tesis comenzó a tomar forma. En este sentido, observamos limitaciones en términos de flexibilidad o reconfigurabilidad inherentes a la naturaleza guiada de la mayoría de los PICs realizados hasta el momento. En el caso de circuitos plasmónicos, observamos también limitaciones por las pérdidas que tienen las guías metálicas a altas frecuencias. La inclusión de estructuras inalámbricas (basadas principalmente en nanoantenas plasmónicas) en la capa fotónica surgió para mitigar estas pérdidas, abriendo también nuevas vías de investigación. Sin embargo, estos dispositivos aún presentaban rendimientos muy pobres como elementos puramente radiantes en el régimen de campo lejano. Para superar estas deficiencias, en este trabajo, introdujimos un enfoque novedoso en el desarrollo de dispositivos inalámbricos en la nanoescala, que dio forma a lo que llamamos on-chip wireless silicon photonics. Este nuevo concepto se apoyó en el uso de nanoantenas de silicio compatibles con procesos CMOS, que constituyen las estructuras clave que posibilitan un vasto catálogo de aplicaciones en redes fotónicas de comunicación o en sensores ultra-integrados, así como para la interconexión de sistemas dieléctricos-plasmónicos avanzados. En el ámbito de las comunicaciones, gracias a las sencillas reglas de diseño para adaptar la directividad de estas nanoantenas a di, [CA] La revolució habilitada per les aplicacions fotòniques durant les últimes dècades ha deixat la seua empremta en la societat actual tal com la coneixem. Exemples clars d'aquest impacte estan patents en, per exemple, l'enorme tràfic de dades generat per l'ús d'Internet o d'algunes tècniques biomèdiques amb fins diagnòstics o quirúrgics, que no es podrien entendre sense l'incessant desenvolupament dels sistemes òptics. La necessitat de combinar i miniaturitzar aquests sistemes per produir funcionalitats més avançades va donar lloc al naixement dels circuits fotònics integrats (PICs), que és on aquesta tesi va començar a prendre forma. En aquest sentit, observem limitacions en termes de flexibilitat o reconfigurabilitat inherents a la naturalesa guiada de la majoria dels PICs realitzats fins al moment. En el circuits plasmònics, tenim a mès les limitacions de les elevades pèrdues que les guies metàl·liques tenen a altes freqüències. La inclusió d'estructures sense fil (basades principalment en l'ús de nanoantenes plasmòniques) a la capa fotònica va sorgir per mitigar aquestes pèrdues, obrint també noves vies d'investigació. No obstant això, aquests dispositius encara presentaven rendiments molt pobres com a elements purament radiants en el règim de camp llunyà. Per superar aquestes deficiències, en aquest treball, vam introduir un enfocament innovador en el desenvolupament de dispositius sense fil a la nanoescala, que va donar forma al que anomenem on-chip wireless silicon photonics. Aquest nou concepte està basat en l'ús de nanoantenes de silici compatibles amb processos CMOS, que constitueixen les estructures clau que possibiliten un vast catàleg d'aplicacions en xarxes fotòniques de comunicació o en sensors ultra-integrats, així com per a la interconnexió de sistemes dieléctrics-plasmònics avançats. En l'àmbit de les comunicacions, gràcies a les senzilles regles de disseny per adaptar la directivitat de les antenes a les diverses aplicacions, vam poder demostrar, [EN] The revolution sparked by photonic applications during the last decades has made its mark in society, as we currently know it. Clear examples of this impact are patent in, for instance, the colossal worldwide data traffic generated by the use of the Internet or the widespread utilization of some biomedical techniques for diagnostic or surgical purposes, which could not be understood without the ceaseless development of optical systems. The necessity of combining and miniaturizing these systems to enable advanced functionalities gave birth to the development of photonic integrated circuits (PICs), which is the main framework within which this thesis began to take shape. Along these lines, we noticed restricted limitations in terms of flexibility or reconfigurability inherent to the wired-based nature of most PIC implementations carried out so far. In the case of plasmonic circuitry, there are additional shortcomings arising from the prohibitive losses of metallic waveguides at very high frequencies. The inclusion of wireless structures (mostly based on plasmonic nanoantennas) at the photonic layer emerged to mitigate these limiting losses, also opening new research avenues. However, these devices still presented poor performances as purely radiating elements in the far-field regime. In order to overcome these lacks, in this work, we introduced a novel version to wireless approaches at the nanoscale in what we called on-chip wireless silicon photonics. This new concept was built upon the use of CMOS-compatible silicon-based nanoantennas, which constitute the key enabling structures of a diverse catalogue of applications in photonic communication networks or ultra-integrated sensors as well as for interfacing advanced dielectric-plasmonic systems. In the scope of communications, thanks to the easiness to tailor the antenna directivity, we were able to experimentally demonstrate on-chip data transmission flows in reconfigurable networks for the first time (by using

[EN] We experimentally demonstrate an all-silicon nanoantenna-based micro-optofluidic cytometer showing a combination of high signal-to-noise ratio (SNR) > 14 dB and ultra-compact size. Thanks to the ultra-high directivity of the antennas (>150), which enables a state-of-the-art sub-micron resolution, we are able to avoid the use of the bulky devices typically employed to collimate light on chip (such as lenses or fibers). The nm-scale antenna cross section allows a dramatic reduction of the optical system footprint, from the mm-scale of previous approaches to a few mu m(2), yielding a notable reduction in the fabrication costs. This scheme paves the way to ultra-compact lab-on-a-chip devices that may enable new applications with potential impact on all branches of biological and health science.

[EN] Illuminating a plasmonic nanoantenna by a se of coherent light beams should tremendously modify its scattering, absorption and polarization properties, thus, enabling all-optical dynamic manipulation. However, diffraction inherently makes coherent control of isolated subwavelength-sizecl nanoantennas highly challenging when Uninitiated from free-space. Here, we overcome this limitation by placing the nanoantenna at a subwavelength distance of the output facet of silicon, waveguides that provide monolithically defined paths for multibeam coherent illumination. Inspired by coherent perfect absorption (CPA) concepts, we demonstrate experimentally modulation of the nanoantenna scattering by more than 1 order of magnitude and of the on-chip transmfission by > 50% over a similar to 200 nm bandwidth at telecom wavelengths by changing the phase between two counter-directional coherent guided beams. Moreover, we demonstrate coherent synthesis of polarization of the radiated field by illuminating the nanoantenna from orthogonal waveguides. Our finding paves the way toward coherent manipulation of nanoantennas and all-optical processing without nonlinearities in art integrated platform.

Desarrollo de un simulador de entornos complejos de guerra electrónica (radar), mediante la generación digital de señales y el control de instrumentación de microondas de hasta 40 GHz. Simulación y generación de señales radar modernas como LPI, PW Agility, Frequency Agility, ¿ Desarrollo de un simulador radar de laboratoriao mediente el empleo de la plataforma USRP de Ettus Research para emisión y recepción de señales.

[EN] Photonic integrated circuits are developing as key enabling components for high-performance computing and advanced network-on-chip, as well as other emerging technologies such as lab-on-chip sensors, with relevant applications in areas from medicine and biotechnology to aerospace. These demanding applications will require novel features, such as dynamically reconfigurable light pathways, obtained by properly harnessing on-chip optical radiation. In this paper, we introduce a broadband, high-directivity (>150), low-loss, and reconfigurable silicon photonics nanoantenna that fully enables on-chip radiation control. We propose the use of these nanoantennas as versatile building blocks to develop wireless (unguided) silicon photonic devices, which considerably enhance the range of achievable integrated photonic functionalities. As examples of applications, we demonstrate 160 Gbit·s-1 data transmission over mm-scale wireless interconnects, a compact low-crosstalk 12-port crossing, and electrically reconfigurable pathways via optical beam steering. Moreover, the realization of a flow micro-cytometer for particle characterization demonstrates the smart system integration potential of our approach as lab-on-chip devices.

[ES] El objetivo de este proyecto es el diseño y optimización de un método de transferencia de grafeno que conduzca a un producto de calidad, libre de residuos y defectos estructurales, y al mismo tiempo permita un buen manejo y posicionamiento de la muestra sobre el sustrato de interés. Para ello, se va a utilizar hielo como sustrato sólido intermedio, proveniente de la congelación del agua en la que el grafeno está suspendido tras el ataque químico del cobre. El grafeno así obtenido podrá ser utilizado para la fabricación de dispositivos fotónicos que integren grafeno como parte activa de los mismos (como elemento funcionalizador o disipador térmico etc.), como algunos de los sensores de biomarcadores para la detección precoz de enfermedades fabricados en el NTC de la UPV., [EN] The objective of this project is the design and optimization of a graphene transfer method that leads to a pristine graphene, free of residues and structural defects, and at the same time allows a good handling and positioning of the sample on the substrate of interest. To do this, ice will be used as an intermediate solid substrate, from the freezing of water in which the graphene is suspended after the chemical attack of copper. The graphene thus obtained can be used for the manufacture of photonic devices that integrate graphene as an active part of them (as a functionalization element or heat sink etc.), as some of the biomarkers sensors for the early detection of diseases manufactured in the NTC (UPV)., [CAT/VA] L'objectiu d'este projecte és el disseny i optimització d'un mètode de transferència de grafé que conduïsca a un producte de qualitat, lliure de residus i defectes estructurals, i al mateix temps permeta un bon maneig i posicionament de la mostra sobre el substrat d'interés. Per a això, es va a utilitzar gel com a substrat sòlid intermedi, provinent de la congelació de l'aigua en què el grafé està suspés després de l'atac químic del coure. El grafeno així obtingut podrà ser utilitzat per a la fabricació de dispositius fotònics que integren grafé com a part activa dels mateixos (com a element funcionalitzador o dissipador tèrmic etc.), com alguns dels sensors de biomarcadors per a la detecció precoç de malalties fabricats en el NTC de la UPV.

[ES] Los nanomateriales, tales como las nanopartículas y otras nanoestructuras, son materiales muy prometedores en el actual panorama científico, puesto que muestran un comportamiento muy interesante, a medio camino entre el de los materiales masivos y el de las estructuras puramente atómicas o moleculares. Teniendo características en la escala nanométrica (<100 nm, donde los efectos cuánticos empiezan a cobrar relevancia), las nanopartículas exhiben propiedades únicas (ópticas, electrónicas, magnéticas, térmicas, químicas...) que dependen no sólo de su tamaño, sino también de su naturaleza, forma y localización.Una de las aplicaciones más interesantes desarrolladas en el NTC son unos sensores biofotónicos cuya respuesta se ve amplificada por el uso de nanopartículas, que en función de su localización (sobre la estructura fotónica o lejos de ésta) cambia drásticamente el índice de refracción del medio, provocando ese cambio abrupto en la respuesta óptica. Para poder integrar dichas nanopartículas en el dispositivo, es necesario que cuenten con cierta funcionalización que les permitirá ser ancladas sobre puntos receptores estratégicamente distribuidos sobre la estructura fotónica.E

En el siguiente trabajo se ha realizado un diseño, tanto teórico como experimental, de sensores fotónicos basados en la técnica LSPR (Resonancia Plasmónica Superficial Localizada) para su aplicación en la detección precoz de posibles patologías y contaminantes, como el metilmercurio. Los sensores LSPR se han basado en la utilización de matrices de nanocruces y nanodiscos de oro depositados sobre un sustrato de vidrio o glass. Para ello, en primer lugar, se trabajó con el software CST STUDIO SUITE, que permite la estimación de los parámetros y la obtención de los mejores resultados previamente a la fabricación del nanosensor. A continuación, se han creado las matrices de cruces y discos de oro en la Sala Limpia del Centro de Tecnología Nanofotónica de Valencia (NTC), utilizando para ello la técnica de litografía directa por cañón de electrones (EBL) previa a la evaporación de metales y Lift-off. Tras esto se ha comprobado su respuesta experimental, tanto funcionalizado como sin funcionalizar, mediante la técnica de medida Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). El nanosensor se envió al Instituto Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) en Portugal donde se realizó el recubrimiento del óxido poroso que ayudará a la detección, mientras que la parte química se ha llevado a cabo en el Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV)., En el següent treball s’ha realitzat un disseny, tant teòric com experimental, de sensors fotònics basats en la tècnica LSPR (Ressonància Plasmònica Superficial Localitzada) per a la seua aplicació en la detecció precoç de possibles patologies i contaminants, com el metilmercuri. Els sensors LSPR s’han basat en la utilització de matrius de nanocreus i nanodiscos d’or depositats sobre un substrat de vidre o glass. Per fer-ho, en primer lloc, es va treballar amb el software CST STUDIO SUITE, que permet l’estimació dels paràmetres i l’obtenció dels millors resultats prèviament a la fabricació del nanosensor. A continuació, s’han creat les matrius de creus i discs d’or a la Sala Neta del Centre de Tecnologia Nanofotònica de Valencia (NTC), utilitzant per a fer-ho la tècnica de litografia directa per canyó d’electrons (EBL) previ a l’evaporació dels metalls i Lift-off. Després d’això s’ha comprovat la seua resposta experimental, tant funcionalitzat com sense funcionalitzar, mitjançant la tècnica de mesura Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). El nanosensor es va enviar al Institut Tècnic per a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) a Portugal on es va realitzar el recobriment de l’òxid porós que ajudarà en la detecció, mentre que la part química s’ha dut a terme al Institut Interuniversitari d’Investigació de Reconeixement Molecular i Desenvolupament Tecnològic (IDM) a la Universitat Politècnica de València (UPV)., In the following work, a theoretical and experimental design of photonic sensors based on LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) technique have been developed for their application in the early detection of possible pathologies and contaminants, such as methylmercury. LSPR sensors have been based on the use of gold nanocrosses and nanodisks arrays deposited on a glass substrate. To do this, firstly, the CST STUDIO SUITE software was used, which allows the estimation of the parameters and obtaining the best result previously to the manufacture of the nanosensor. Next, the gold crosses and disks arrays have been created in the Clean Room of the Valencia Nanophotonics Technology Center (NTC), using the direct writing lithography technique by an electron gun (EBL) before metals evaporation and Lift-off. After this, the experimental response, both functionalized and non-functionalized, has been tested using the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), a measurement technique. The nanosensor was sent to the Instituto Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) in Portugal where the coating porous oxide was made to aid detection, while the chemical part was carried out at the Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) at the Polytechnic University of Valencia (UPV).

El objetivo de este trabajo es el desarrollo del proceso de fabricación de guías a canal de bajas pérdidas en niobato de litio para dispositivos ópticos integrados mediante el método de Annealed Proton ExChange. Además se desarrollará un montaje de caracterización propio basado en la técnica de Prism Coupling, el cual será controlado por un software en Python. Este trabajo se llevará a cabo en la empresa DAS Photonics, S.L.

[EN] This Letter presents a compact and low-loss 1 x 2 asymmetrical multimode interference (A-MMI) splitter in rib geometry for on-chip power monitoring at 1.55 mu m, where a given alteration of the component cavity determines arbitrary values of the output power splitting ratios. The device shows reduced losses (similar to 0.4-0.8 dB) and robustness across a 40 nm optical bandwidth (1540-1580 nm). (C) 2016 Optical Society of America

Tesis por compendio, [EN] This Thesis focuses on the study, implementation and characterization of chromatic dispersion tailoring employing both optical fiber and photonic integrated waveguides. Chromatic dispersion causes that the different spectral components of an optical pulse travel at different velocities. This effect can be separated into two different fundamental contributions, material dispersion and waveguide dispersion. Chromatic dispersion can be tailored through the design of the structural parameters of the device in order to obtain specific characteristics in the resulting dispersion profile such as low values of dispersion and/or zero dispersion at a desired wavelength, for example. This approach is very useful in dispersion-dependent applications. In this PhD, we investigate chromatic dispersion tailoring in two different transmission mediums, photonic integrated waveguides and optical fiber. In the first case, two different geometries of Silicon-on-Insulator (SOI) integrated waveguides, strip and slot, are considered. By varying structural parameters such as the cross-section, aspect ratio or fill factor, different chromatic dispersion profiles are obtained. In addition, the influence of the slot location is evaluated. This study is carried out using simulation software in order to obtain the effective refractive index profile as a function of wavelength, which is later differentiated to obtain the final dispersion values. Besides, chromatic dispersion in both waveguide geometries is experimentally measured using an interferometer technique. In the second case, the chromatic dispersion present in a tapered fiber is studied. A tapered fiber consists of a narrow waist located between two transition regions and it allows the modification of the conventional propagation conditions due to the interference between the modes propagating through the waist. This interference between modes creates a transmission pattern which depends on the waist length and the effective refract, [ES] Esta Tesis se centra en el estudio, implementación y caracterización del control de la dispersión cromática empleando tanto fibra óptica como guías integradas fotónicas. La dispersión cromática provoca que las distintas componentes espectrales asociadas con el pulso óptico viajen a diferentes velocidades. Este efecto puede ser dividido en sus dos contribuciones fundamentales, la dispersión del material y la dispersión de la guía. La dispersión cromática puede ser controlada a través del diseño de los parámetros estructurales del dispositivo para poder obtener así determinadas características en el perfil de dispersión resultante como por ejemplo bajos valores o localización de la longitud de onda de dispersión cero en una longitud de onda deseada. Este método es muy útil en aplicaciones dependientes de la dispersión. En esta Tesis, investigamos el control de la dispersión cromática en dos medios de transmisión diferentes, las guías fotónicas integradas y la fibra óptica. En el primer caso, se consideran dos geometrías diferentes de guías integradas en silicio, las guías convencionales y las guías ranuradas. Mediante la modificación de los parámetros estructurales como la sección transversal de la guía, su relación de aspecto o el factor de llenado, se obtienen diferentes perfiles de dispersión cromática. Además, se evalúa la influencia de la situación de la ranura. Mediante software de simulación, se obtiene el perfil de índice de refracción efectivo en función de la longitud de onda, que posteriormente se deriva y se obtiene el valor de la dispersión. Asimismo, se mide experimentalmente la dispersión en ambas geometrías utilizando una técnica interferométrica. En el segundo caso, se analiza la dispersión cromática que presenta una fibra de tipo taper. Esta geometría consiste en una cintura estrecha situada entre dos regiones de transición y permite la modificación de las condiciones de propagación convencionales debido a la interferencia entre los modos que se, [CA] La tesi a exposar se centra en l'estudi, implementació i caracterització del control de la dispersió cromàtica empleant la fibra òptica i les guies integrades fotòniques. La dispersió cromàtica provoca que els distints components espectrals associats amb la pols òptica viatgen a diferents velocitats. Aquest pot dividir-se en les dos contribucions fonamentals corresponents: la dispersió del material i la dispersió de la guia. La dispersió cromàtica pot controlar-se a través del disseny dels paràmetres estructurals del dispositiu per poder obtindre aixi determinades característiques en el perfil de dispersió resultant, com per exemple, baixos valors o localizació de la longitud d'ona de dispersió zero a una longitud d'ona desitjada. No obstant això, aquest mètode és molt útil en aplicacions depenents de la dispersió. A més a més, investiguem el control de dispersió cromàtica en dos mitjans de transmissió diferents, les guies fotòniques integrades i la fibra òptica. D'una banda, es consideren dos geometries diferents de guies integrades en silici, les guies convencionals i les ranurades. Mitjançant la modificació dels paràmetres estructurals com la secció transversal de la guia, la relació d'apecte o el factor d'ompliment, obtenim diferents perfils de dispersió cromàtica. Fins i tot, s'avalua la influència de la situació de la ranura. Mitjançant el programari de simulació, obtenim el perfil d'índex de refracció efectiu en funció de la longitud d'ona, que posteriorment es derivarà i s'obrindrà el valor de la dispersió. Tanmateix, es mesura experimentalment la dispersió en les dos geometries utilitzant una tècnica interferomètrica. D'altra banda, analitzam la dispersió cromàtica que presenta una fibra de tipus taper. Aquesta consisteix en una cintura estreta situada entre dos regions de transició que, ens permet la modificació de les condicions de propagació convencional com a causa d'una interferència entre els modes que es propaguen per la cintura i els índex efec

[ES] Los nanosensores fotónicos basado en el concepto "Lab-on-Chip" han demostrado aportar soluciones muy interesantes y eficientes para el diagnóstico y la detección precoz de enfermedades e inmunodeficiencias. La elevada capacidad de multiplexado (alto número de análisis simultáneos), la rapidez del proceso de análsis, junto con el coste reducido permiten ofrecer soluciones óptimas de cara al sistema de Salud Pública, lo cual facilitará su implantación en los próximos años. Los trabajos que se plantean abordarán cuatro aplicaciones concretas de relevante importancia. Estas apliciones se dirigen a la detección precoz de: (1)enfermedades de origen bacteriano (infecciones), (2) alergias, (3)enfermedades crónicas a traves de la caracterización de inmunocomplejos, y (4)enfermedades de la tercera edad (p.ej. sarcopernia).

Mobile data consumption has had a phenomenal rise over the last few years and is set to continue for many to come. Cell densification will play a central role in meeting this demand, allowing the same spectrum to be further reused to increase overall network capacity. In such a scenario, backhaul technologies can be expensive in terms of both CAPEX and OPEX, and none of the traditional solutions provide the necessary combination of capacity and cost-efficiency. This paper defines a Q-band point to multipoint backhaul architecture with the key nodes comprising the network that provides multi-gigabit capacity in a cost-effective manner. The small-scale field-trial of the network platform providing up to 100-Mbit/s throughput per site is also described.

This paper describes the small scale field trial deployed within the SARABAND project to provide final network performances comparable to fibre optics in a costeffective manner for the 4G small cell backhaul. The performances of the system have been measured, obtaining over 100 Mbps peak capacity and frame error rates compliant with operators’ requirements.

Non-adiabatic tapered fibers are basic photonic components used in a wide range of applications. Here we investigate a way to increase their utility through the controllable bending of one of their tapered sections. The experiments carried out explain, for the first time, the mechanics of this approach showing how these tapers can be used to build more sensitive sensors. Their use as highly efficient mode converters is also discussed. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tapered fibers are used in multitude of applications due to its great versatility and functionality. In particular, this type of fibers is especially useful for sensing applications. For this purpose, tapered fibers must be adequately manipulated to avoid disturbances in the sensor s response. In this paper, a guideline for the correct handling of biconical tapered fibers during refractive index and strain measurements is presented and analyzed considering several manipulation scenarios and its corresponding influence in the performance of the system.

© 2014 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works., This paper defines a Q-band point to multipoint backhaul architecture including Q-band disruptive technology that provides multi-gigabit capacity in a cost-effective manner as proposed in the EU FP7 SARABAND project. The small-scale field-trial of the network platform providing Gigabit Ethernet communication is also described.

[EN] As mobile operators face increasing density of base stations as well as growing bandwidth requirements, mobile backhaul has become the new challenge. This article defines the architecture for future mobile backhaul networks as proposed in the framework of the FP7 EU SARABAND project. This solution exploits a new and wider frequency spectrum band, the Q-band (40.5 43.5 GHz), to provide massive amounts of capacity. However, for the full deployment of such backhaul networks, new technology development in the Q-band must be addressed. In particular, this article gives an overview of the disruptive technology on antennas and front-end modules developed within this project.

El proyecto consistirá en implementar funcionalidades fotónicas avanzadas sobre silicio tales como conmutación ultra rápida o la realización de puertas lógicas todo ópticas. Para ello se emplearán efectos no lineales del silicio basados en el efecto Kerr, producido por el coeficiente no lineal de tercer orden chi(3) .Los dispositivos deberán funcionar al menos a 40Gbps para que sean competitivos con los dispositivos actuales de última generación. También deberán ser compatibles con tecnología CMOS, lo cual es crucial para que la fabricación se pueda realizar a gran escala a precios competitivos.

We propose a relatively simple experimental setup, capable of accurately characterizing the optical phase response of an integrated photonic circuit. The setup is based on a phase-noise reduction scheme using an external heterodyne Mach Zehnder interferometer. In particular, we characterize the phase response of different silicon photonic components: under- and over-coupled ring resonators, and a slow-light corrugated waveguide.

By means of this Project, a simulation and implementation of several types of optical nanoantennas was shown in order to establish on-chip optical wireless data transmissions. These nanolinks were fabricated on silicon wafers, using CMOS technology at the Nanophotonics technology center in the UPV, En este proyecto se recoge la simulación y síntesis de nanoantenas ópticas para establecer comunicaciones no guiadas entre dichas nanoantenas a nivel on-chip. Mediante estos nanoenlaces se consiguió transmitir datos en chips fabricados mediante tecnología CMOS en el centro de tecnología nanofotónica de la UPV

[EN] The bandwidth demands in mobile communication systems are growing exponentially day by day as the number of users has increased drastically over the last five years. This mobile data explosion, together with the fixed service limitations, requires a new approach to support this increase in bandwidth demand. Solutions based on lower-frequency microwave wireless systems may be able to meet the bandwidth demand in a short term. However, with the small-cell mass deployment requiring total capacities of 1 Gb/s/km2, scalable, multigigabit backhaul systems are required. Millimeter-wave technology fits nicely into these new backhaul scenarios as it provides extended bandwidth for high-capacity links and adaptive throughput rate, which allows efficient and flexible deployment. Besides these advantages, millimeter-wave solutions become even more attractive when the cost of backhaul solutions and the cost of spectrum licenses are factored in. Compared to the cost of laying fiber to a cell base station, which is the only other scalable solution, the millimeter-wave solution becomes the most appropriate approach.

We present a method that enables the implementation of full three-dimensional (3D) transformation media with minimized anisotropy. It is based on a special kind of shape-preserving mapping and a subsequent optimization process. For sufficiently smooth transformations, the resulting anisotropy can be neglected, paving the way for practically realizable 3D devices. The method is independent of the considered wave phenomenon and can thus be applied to any field for which a transformational technique exists, such as acoustics or thermodynamics. Full 3D isotropy has an additional important implication for optical transformation media, as it eliminates the need for magnetic materials in many situations. To illustrate the potential of the method, we design 3D counterparts of transformation-based electromagnetic squeezers and bends.

This paper was published in OPTICS LETTERS and is made available as an electronic reprint with the permission of OSA. The paper can be found at the following URL on the OSA website: http://dx.doi.org/10.1364/OL.39.001394. Systematic or multiple reproduction or distribution to multiple locations via electronic or other means is prohibited and is subject to penalties under law, Intuitively, light impinging on a spatially mirror-symmetric object will be scattered equally into mirror-symmetric directions. This intuition can fail at the nanoscale if the polarization of the incoming light is properly tailored, as long as mirror symmetry is broken in the axes perpendicular to both the incident wave vector and the remaining mirror-symmetric direction. The unidirectional excitation of plasmonic modes using circularly polarized light has been recently demonstrated. Here, we generalize this concept and show that linearly polarized photons impinging on a single spatially symmetric scatterer created in a silicon waveguide are guided into a certain direction of the waveguide depending exclusively on their polarization angle and the structure asymmetry. Our work broadens the scope of polarization-induced directionality beyond plasmonics, with applications in polarization (de)multiplexing, unidirectional coupling, directional switching, radiation polarization control, and polarization-encoded quantum information processing in photonic integrated circuits

Optical nanoantennas efficiently convert confined optical energy into free-space radiation. The polarization of the emitted radiation depends mainly on nanoantenna shape, so it becomes extremely difficult to manipulate it unless the nanostructure is physically altered. Here, a simple way is demonstrated to synthetize the polarization of the radiation emitted by a single nanoantenna so that every point on the Poincare sphere becomes attainable. The nanoantenna consists of a single scatterer created on a dielectric waveguide and fed from its both sides so that the polarization of the emitted optical radiation is controlled by the amplitude and phase of the feeding signals. The nanoantenna is created on a silicon chip using standard top-down nanofabrication tools, but the method is universal and can be applied to other materials, wavelengths and technologies. This work will open the way towards the synthesis and control of arbitrary polarization states in nano-optics.

Tapered single-mode fibers are employed to perform dynamic pulse shaping in a bandwidth of several terahertz. The transfer function of cascaded biconical tapers is controlled by introducing a phase shift into one of them through mechanical stretching. It is a simple and low-cost technique with potential to process signals with bandwidths as large as those allocated by standard optical fiber while introducing little degradation. Femtosecond pulses are shaped to prove the concept. (C) 2013 Optical Society of America

The nonlinear response of amorphous silicon waveguides is reported and compared to silicon-on-insulator (SOI) samples. The real part of the nonlinear coefficient gamma is measured by four-wave-mixing and the imaginary part of gamma is characterized by measuring the nonlinear loss at different peak powers. The combination of both results yields a two-photon-absorption figure of merit of 4.9, which is more than 7 times higher than for the SOI samples. Time-resolved measurements and simulations confirm the measured nonlinear coefficient $\gamma$ and show the absence of slow free-carrier effects versus ns free-carrier lifetimes in the SOI samples.

[ES] Una de las principales aplicaciones de los sistemas radio sobre fibra se encuentra en la implementación de redes de distribución de señal capaces de proporcionar acceso inalámbrico de banda ancha. Por otra parte, y debido al aumento de la velocidad de transmisión requerida por los usuarios, se tiende a trabajar en frecuencias cada vez más elevadas con el fin de poder explotar grandes anchos de banda. En esta tesina se propondrá un esquema óptico de subida en frecuencia de señales basado en una arquitectura EAM-SOA. Lo primero que se hará será ubicar el trabajo desarrollado dentro de los sistemas radio-fibra mediante una breve introducción. Más tarde se propondrá la arquitectura y se demostrará experimentalmente su funcionamiento. También se analizarán sus prestaciones y se modelará matemáticamente la arquitectura para poder corroborar lo obtenido en laboratorio. El trabajo contenido en esta tesina ha sido desarrollado en el Centro de Tecnología Nanofotónica, Universidad Politécnica de Valencia., [EN] Radio-over-fiber systems have been proposed and demonstrated during the past decades as distribution networks for Broadband Wireless Access. The continuous increase in bandwidth demand, has focused a lot of efforts in the development of systems operating at high-frequency carriers in the millimeterwave (mm-wave) band, in order to exploit the wide available spectrum for higher bit-rates, as well as the attenuation effects to increase the cellular reutilization of frequencies. In this master thesis an optical scheme for frequency up-conversion at micro-wave an millimeter-wave bands based on an EAM-SOA architecture is proposed and demonstrated. A design of its operation parameters is carried out, and its performance evaluated. This master thesis has been supported by the Nanophotonics Technology Center, Universidad Politécnica de Valencia.

[ES] En este trabajo presentamos un técnica experimental para caracterizar el backscattering en microanillos resonantes de silicio, junto con un modelo analítico capaz de reproducir los resultados experimentales. El modelo permite extraer todos los parámetros relevantes de un anillo de tipo add-drop: las pérdidas, los dos coeficientes de acoplo a los buses de entrada/salida y el coeficiente de backscattering. También demostramos que el backscattering modifica drásticamente las forma de las resonancias y hace que resonancias consecutivas tengan formas muy distintas., [EN] We present an experimental technique to characterize backscattering in silicon microring resonators, together with a simple analytical model that reproduces the experimental results. The model can extract all key parameters of an add-drop-type resonator, which are the loss, both coupling coefficients and backscattering. We show that the backscattering effect strongly affects the resonance shape, and that consecutive resonances of the same ring can have very different parameters.

Demand for mobile broadband services is continually increasing, requiring operators to provide more and more capacity from their radio access networks. LTE and small cells can offer a promising solution to provide almost unlimited coverage and capacity. However, backhaul technologies can be expensive in terms of both CAPEX and OPEX, and none of the traditional solutions provides the necessary combination of capacity and cost-efficiency. This paper defines a Q-band point to multipoint backhaul architecture that provides multi-gigabit capacity in a costeffective manner. Apart from the network architecture, the key nodes comprising the network will be described.

The demand of capacity in mobile communication is growing exponentially day-by-day, as the numbers of users have been increasing drastically. LTE and small cell network topologies are being hailed as the solution to this; however, the backhaul has become the real challenge. Operators have typically used different backhaul technologies for their radio access networks. Nevertheless, existing alternatives such as fibre, Digital Subscriber Line (DSL), and microwave backhaul do not provide the required CAPEX, OPEX and/or performance to meet these requirements. The SARABAND project is proposing an architecture providing multi-gigabit capacity in a cost effective manner by exploiting point to multipoint links and the Q-band spectrum. This solution provides huge advantages in CAPEX for access capillarity (last mile) when compared to FTTH and in OPEX for backhaul when compared to microwave links. This paper defines the Q-band point-tomultipoint architecture as well as the key type of nodes comprising the SARABAND architecture. Multi-beam antennas and radio parameters will also be determined to deliver segmented coverage areas and the expected capacity on each segment of the network. Finally, a techno-economic study comparing the proposed solution versus traditional point-to-point microwave backhaul will be presented.

An accurate technique to characterize chromatic dispersion and its slope versus wavelength is reported. The method is based on a heterodyne Mach-Zehnder interferometer, which is immune to thermal phase noise by using a counterpropagating reference beam. Chromatic dispersion profiles are obtained over a broad wavelength region even in short waveguides with considerable loss. Conventional strip silicon waveguides as well as slotted geometries are considered. Theoretical simulations are also presented for comparison, which show good agreement with the experimental results.

[EN] The integration of nanophotonics components with advanced complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) electronics requires drive voltages as low as 1 V for enabling next-generation CMOS electrophotonics transceivers. Slow-light propagation has been recently demonstrated as an effective mechanism to enhance the modulation efficiency in free-carrier-based electrooptical silicon modulators. Here, we exploit the use of slow light to reduce the driving voltage of carrier-depletion-based Mach-Zehnder modulators. The slow-light phase shifter consists of a p-n junction positioned in the middle of a corrugated waveguide. A modulation efficiency as high as V pi L pi similar to 0: 6 V . cm is achieved, thus allowing data transmission rates up to 10 Gb/s with a 1.5-V-pp drive voltage and an insertion loss of similar to 12 dB. The influence of the drive voltage on the modulation speed as well as the variation of the insertion losses with a group index is also analyzed and discussed.© 2009-2012 IEEE.

Optical measurements of the transmission spectra through nanofabricated planar arrays of silver u-shaped nanowires on a silicon substrate resonating at infrared frequencies are performed. Good agreement with the numerically simulated surface plasmon standing wave resonances supported by the structures is found. Such resonances exhibit field enhancement and are able to provide magnetic and electric responses when used as the unit cell of a metamaterial. The magnetic excitation of the resonators using oblique incidence is shown to be drastically reduced by the existence of a high index substrate such as silicon. © 2012 American Institute of Physics.

We propose a compact integrated OOFDM demultiplexer based on silicon-based photonic ring resonators, providing cost-effective solution and low energy consumption. 160-Gb/s OOFDM demultiplexing operation is validated, showing excellent BER performance with error-free operation.

A novel all-optical OFDM demultiplexer based on integrated photonic ring resonators (RR) is proposed and its performance validated. The proposed optical OFDM demultiplexer overcome the processing speed limits introduced by electronics and is suitable for very large scale integration, providing a compact and cost-effective solution. The performance of this device considering a Silicon-on-Insulator (SOI) platform has been demonstrated by demultiplexing a 160-Gb/s (4- subcarrier x 40-Gb/s) OFDM signal. Simulations results show excellent BER performance with error-free operation for each demultiplexed subchannel.

The final publication is available at Springer via http://dx.doi.org/10.1007/s11468-012-9361-5, We present a way of exciting surface plasmon polaritons along non-patterned metallic surfaces by means of a flat squeezing slab designed with transformation optics. The slab changes the dispersion relation of incident light, enabling evanescent coupling to propagating surface plasmons. Unlike prism couplers, the proposed device does not introduce reflections at its input interface. Moreover, its compact geometry is suitable for integration. A feasible dielectric implementation of the coupler is suggested. Finally, we show that the angular response of the device can be engineered by using a non-uniform compression factor. As an example, we design a coupler with a half-power angular bandwidth 2. 5 times higher than that of a conventional dielectric coupler. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Photonic technology o¿ers an alternative implementation for the control of phased array antennas providing large time bandwidth products and low weight, ¿exible feeding networks. Measurements of an optical beamforming network for phased array antennas with fast beam steering operation for space scenarios are presented. Experimental results demonstrate fast beam steering between 4 and 8 GHz without beam squint