[en] Recently, the nonlinear four-wave mixing (FWM) effect in optical fibers has attracted great interest for the development of new optical fiber light sources due to the multiple light emission produced by this nonlinear effect. In recent years, such FWM-based light sources have demonstrated great utility in areas such as quantum optics and advanced Raman-based microscopy. Additionally, according to the polarization state of the pump light responsible for the FWM effect and the birefringence of the fiber, the light produced by FWM can exhibit different polarization properties given the vector nature of the FWM. Thus, this enables the design and development of polarized light sources with multiple emission which can be of great interest in different studies or applications of photonics. In addition, FWM effect is relatively sensitive to changes in the optical properties of the medium in which it is generated. In the case of an optical fiber, the chromatic dispersion and birefringence of the fiber are the most relevant parameters in the phase-matching condition of FWM. In such a way, certain physical quantities can be measured by means of FWM-based fiber optic sensors taking advantage of the susceptibility of the fiber to changes in the optical properties of the fiber itself. In this thesis we provide the theoretical and experimental study of vector FWM produced in weakly birefringent optical fibers. In particular, we have focused our attention on a specific process of vector FWM known as polarization modulation instability (PMI). In this work we provide simple and practical methods to generate and tune the emission of intense bands of light produced by PMI/FWM over a wide wavelength range. Given the high efficiency of microstructured optical fibers (MOFs) to generate nonlinear effects such as FWM, most of our experiments were carried out with MOFs with different guiding properties. In this work, we show the generation of PMI/FWM in fibers with ANDi dispersion profiles, fibers with 1 or 2 zero-dispersion wavelength, and hybrid MOFs infiltrated with optical liquids whose properties enables PMI/FWM generation and tuning. In this thesis we have demonstrated broadband tuning of intense light bands produced by PMI. Tunability is achieved by exploiting the sensitivity of the PMI phase-matching condition to changes of dispersion and birefringence of the optical fiber. To this end, simple techniques have been employed to control fiber dispersion and birefringence based on either the elasto-optic effect of fused silica or the thermo-optic effect of the liquids infiltrated into the fibers. In addition, simultaneous generation and tuning of FWM and PMI in MOFs has been demonstrated for the first time. This required a fine control of the optical guiding properties of the fibers. In this study we have experimentally demonstrated tunability of the light bands generated by both effects over a wide wavelength range, covering a large part of the near-infrared spectrum.

[es] Recientemente, el efecto no lineal de mezcla de cuatro ondas (FWM) en fibras ópticas ha atraído un gran interés para el desarrollo de nuevas fuentes de luz de fibra óptica debido a la emisión de luz múltiple producida por este efecto no lineal. En los últimos años, estas fuentes de luz basadas en FWM han demostrado una gran utilidad en áreas como la óptica cuántica y la microscopía avanzada basada en efecto Raman. Además, según el estado de polarización de la luz de bombeo responsable del efecto FWM y la birrefringencia de la fibra, la luz producida por FWM puede presentar diferentes propiedades de polarización dada la naturaleza vectorial de FWM. Esto posibilita el diseño y desarrollo de fuentes de luz polarizada con emisión múltiple que pueden ser de gran interés en diferentes estudios o aplicaciones de la fotónica. Además, el efecto FWM es relativamente sensible a los cambios en las propiedades ópticas del medio en el que se genera. En el caso de una fibra óptica, la dispersión cromática y la birrefringencia de la fibra son los parámetros más relevantes en la condición de ajuste de fase de FWM. De esta forma, se pueden medir determinadas magnitudes físicas mediante sensores de fibra óptica basados ​​en FWM aprovechando la susceptibilidad de la fibra a cambios en las propiedades ópticas de la propia fibra. En esta tesis proporcionamos el estudio teórico y experimental de FWM vectorial producido en fibras ópticas débilmente birrefringentes. En particular, hemos centrado nuestra atención en un proceso específico de FWM vectorial conocido como modulación por inestabilidad debido a la polarización (PMI). En este trabajo proporcionamos métodos simples y prácticos para generar y sintonizar la emisión de intensas bandas de luz producidas por PMI/FWM en un amplio rango de longitudes de onda. Dada la alta eficiencia de las fibras ópticas microestructuradas (MOF) para generar efectos no lineales como FWM, la mayoría de nuestros experimentos se llevaron a cabo en MOFs con diferentes propiedades de guiado. En este trabajo mostramos la generación de PMI/FWM en fibras con perfiles de dispersión tipo ANDi, fibras con 1 o 2 longitudes de onda de dispersión cero y MOF híbridos infiltrados con líquidos cuyas propiedades permiten generar y sintonizar PMI/FWM. En esta tesis hemos demostrado la sintonización de banda ancha de bandas de luz de alta intensidad producidas por PMI. La sintonización de este efecto se logra explotando la sensibilidad de la condición de ajuste de fase de PMI a los cambios de dispersión y birrefringencia de la fibra óptica. Para ello, se han empleado técnicas sencillas para controlar la dispersión y birrefringencia de las fibras basadas en el efecto elasto-óptico de la sílice fundida o bien en el efecto termo-óptico de los líquidos infiltrados en las fibras. Además, se ha demostrado por primera vez la generación y la sintonización simultánea de FWM y PMI en MOF. En este estudio hemos demostrado experimentalmente la sintonización de las bandas de luz generadas por ambos efectos en un amplio rango de longitudes de onda, cubriendo una gran parte del espectro infrarrojo cercano.