[ca] Mentre les comunicacions òptiques són la solució estàndard per a comunicacions de llarga distància, l'adopció daquestes per a transmissió de curt abast (és a dir, inter- i intra-xip i àrea metropolitana), que permetria un increment considerable en les velocitats de transmissió i un decrement en el consum, ha estat limitada principalment per l'alt cost associat a la fabricació de components òptics discrets. La integració de múltiples dispositius fotònics en un mateix substrat, en el que es coneix com a silicon photonics, és una solució prometedora a aquesta limitació. En concret, el zero change CMOS silicon photonics, en el que els components òptics es fabriquen en fundicions microelectròniques comercials sense cap modificació al procés de fabricació i, per tant, sense reduir la quantitat de transistors operatius, permet la integració monolítica d'electrònica i fotònica a baix cost. Això implica, però, un menor control en el procés de fabricació i, en conseqüència, en el rendiment dels dispositius. És per tant primordial dissenyar, modelar i optimitzar aquests components amb cura i caracteritzar-los experimentalment. L'objectiu d'aquesta tesi és fer això per a un dels dispositius fotònics imprescindibles per a les comunicacions òptiques: el modulador. Per a evitar altes pèrdues i aconseguir gran confinament òptic, els modes òptics d'anells de silici (amb radis de l'ordre de um) coneguts com a whispering gallery són empleats, i mitjançant el canvi de la densitat de portadors al silici a través d'unions pn s'aconsegueix modular la llum. En aquesta tesi, modulació a alta velocitat (25 Gbps) a una longitud d'ona de 1550 nm és demostrada per primera vegada en una plataforma zero change CMOS, i també es prova la possibilitat d'utilitzar aquesta plataforma per a aplicacions a baixa temperatura (4 K). També es deriva un model complet d'un modulador ressonant de silici incloent efectes no lineals (que poden tenir un gran efecte en el rendiment del dispositiu), i a partir d'aquest es determinen els límits en la potència entrant en aquests moduladors. Mitjançant la fabricació de moduladors òptics eficients i amb gran ample de banda a longituds d'ona pròpies de telecomunicació, el potencial de la plataforma òptica zero change CMOS per a cobrir la futura demanda d'alta velocitat de transmissió en sistemes de datacom i telecomunicacions ha estat descoberta.

[es] Aunque las comunicaciones ópticas son la solución estándar para comunicaciones de largo alcance, su adopción para transmisión de corto alcance (es decir, inter- e intra- chip y área metropolitana), que permitiría un considerable incremento en la velocidad de transmisión y una reducción en el consumo, ha estado limitada principalmente por el alto coste asociado a la fabricación de componentes ópticos discretos. La integración de múltiples dispositivos fotónicos en un mismo sustrato, en lo que se conoce como silicon photonics, es una solución prometedora a esta limitación. En concreto, el zero change CMOS silicon photonics, en el cual los componentes ópticos se fabrican en fundiciones microelectrónicas comerciales sin ninguna modificación en el proceso de fabricación y, por tanto, sin reducir la cantidad de transistores operativos, permite la integración monolítica de electrónica y fotónica a bajo coste. Esto implica, sin embargo, un menor control en el proceso de fabricación y, en consecuencia, en el rendimiento de los dispositivos. Es primordial, por tanto, diseñar, modelar y optimizar estos dispositivos con precisión y caracterizarlos experimentalmente. El objetivo de esta tesis es hacer esto para uno de los componentes fotónicos imprescindibles en las comunicaciones ópticas: el modulador. Para evitar altas pérdidas y conseguir un gran confinamiento óptico, los modos ópticos de un anillo de silicio (con radios en el orden de um) conocidos como whispering gallery son empleados, y la modulación óptica se obtiene mediante el cambio de la densidad de portadores en el silicio a través de uniones pn. En esta tesis, modulación a alta velocidad (25 Gbps) a una longitud de onda de 1550 nm es demostrada por primera vez en una plataforma zero change CMOS, y también se prueba la posibilidad de utilizar esta plataforma para aplicaciones a baja temperatura (4 K). También se deriva un modelo completo de un modulador resonante de silicio incluyendo efectos no lineales (que puede tener un gran efecto en el rendimiento del dispositivo), y a partir de este se determinan los límites en la potencia entrante en este. Mediante la fabricación de moduladores ópticos eficientes y con gran ancho de banda a longitudes de onda de telecomunicaciones, el potencial de la plataforma óptica zero change CMOS para cubrir la futura demanda de alta velocidad de transmisión en sistemas de datacom y telecomunicaciones ha sido descubierta.