Diseño y prueba de dispositivos y compuertas lógicas en THZ

Abstract

Resumen En esta tesis mostraremos la caracterización de tres materiales poliméricos con diferentes características de impresión a frecuencias de entre 0 a 1.5 THz. Se construyeron 8 piezas de cada material con diferente altura de capa y diferente densidad de relleno, utilizando una impresora 3D. Las propiedades ópticas que obtuvimos fue el índice de refracción y el coeficiente de absorción de las piezas, utilizando un espectrómetro en el dominio del tiempo de THz con una configuración de transmisión. También presentamos un interruptor o switch óptico 1 x 1 cuya operación está basada en el efecto de interferencia multimodal. Se demuestra por medio de una simulación el funcionamiento del switch a una frecuencia de 0.15 THz, así como un estudio previo para obtener la geometríca óptima del mismo. Para este estudio se utilizó el software de COMSOL Multiphysics, en donde se simuló la propagación de radiación en la banda de THz dentro del interruptor. Determinamos las características geométricas de su diseño y se estudió los cambios en la propagación ocasionados por las diferencias en el índice de refracción en áreas específicas de la cavidad. Los resultados de esta tesis muestran como el switch cumple con las características de un MMI y tiene como ventaja una gran tolerancia de fabricación y es un dispositivo compacto. También nos muestra como las impresoras 3D son una tecnología muy eficiente para desarrollar filtros de THz para las telecomunicaciones.

Abstract In this work, we present the characterization of some thermoplastic materials commonly used in 3D printing with respect to different printing specifications of infill density and layer height. We characterize the refractive index and absorption coefficient of the samples in the THz range from 0 to 1.5 THz using a THz time-domain spectrometer. We also present the design of a 1 x 1 optical switch based on multimode interference effects. The operation of the switch at a frequency of 0.15 THz is demonstrated through simulations and previous studies to achieve its optimal geometry. In this study, COMSOL Multiphysics software was used to simulate radiation propagation at the terahertz region inside the switch. The geometric characteristics of its construction were identified, and the propagation changes caused by the difference in refractive index in specific regions of the cavity were investigated. The results of this work show how the switch how the switch fullfils the design requirements of an MMI, having large manufacturing tolerance and compact dimensions. It also shows how 3D printing is be a very effective technology for developing THz filters for telecoms.