Moduladores ópticos baseados em lasers de três terminais integrados com transistores de controle

Este trabalho de tese apresenta estudos investigativos e resultados experimentais sobre o funcionamento e fabricação de moduladores ópticos baseados em laseres de três terminais integrados com transistores de controle. O objetivo é demonstrar que os regimes estáveis e multi-estáveis de operação optoeletrônica de um modulador com cavidade absorvedora podem ser ativamente controlados por um transistor de efeito de campo (FET) integrado. Apresentamos o estudo teórico sistemático dos comportamentos estacionário e dinâmico do laser de três terminais (modulador), dentro e fora do regime de multiestabilidade. Identificamos e estimamos os parâmetros que controlam criticamente o regime de funcionamento. Também investigamos parâmetros críticos dinâmicos, tais como tempo de resposta óptica e eficiência de chaveamento óptico para ambos os regimes de operação. Fabricamos um modulador e um FET isolados. Ambos são caracterizados no regime estacionário e os resultados comparados com o modelo teórico. Finalmente, propomos um modelo matemático para o modulador com o FET integrado. Simulamos numericamente sua operação e fabricamos o dispositivo integrado. Este dispositivo é caracterizado e analisado no regime estacionárioThis thesis presents an analytical and experimental investigation of optical modulators based on three-terminal-lasers integrated with control transistors. Our main objective is to demonstrate that an integrated field effect transistor (FET) can actively control the multi-stable and stable optoelectronic states of the intra-cavity modulator. We present an investigation of the steady state and dynamical behavior of the three-terminal-laser (modulator) in and out multi-stable condition. We identify and estimate the critical parameters in determining the operation condition. Also, we obtain critical parameters such as, optical response time and switching efficiency in both operation conditions. A modulator and an isolated FET are fabricated and the steady state behavior is compared with our simulations. Finally, we develop a model to describe the modulator integrated with the FET. The integrated device is fabricated and experimentally investigated in the steady state conditio