Optical Processing Based on Brillouin Scattering

Abstract

A quien me enseñó a amar, a mi modelo a seguir y a quien cada día me vuelve un poco más loco. Mi madre, mi padre y mi hijo.i Acknowledgments Agradezco a mi tutor y director de tesis, Borja. Quien en todos estos años ha sabido apoyarme, incentivarme y guiarme. Adicionalmente, agradezco a todas las personas que han colaborado en el desarrollo de este sueño. Sin embargo, detallar a cada uno, se convierte en una tarea muy difícil, sobre todo por el temor de olvidar nombrar a alguien.Desde el primer día que llegué al NTC me sentí como en casa, a pesar de estar a más de 10000 kilómetros de distancia de mi país. Mentiría si digiera que siempre me sentí a gusto, pero mentiría más si no admitiera que la gente con la que he trabajado, todos estos años, me ha hecho sentir que España es mi segundo hogar. Por este motivo quiero agradecer a todos y cada una de las personas que he conocido en el NTC, desde aquellas personas con las que me encontraba en el ascensor y nunca supe su nombre, hasta los más amigos, aquellos compañeros con los que compartíamos grandes charlas en la sala diáfana, o nos veíamos en el almuerzo, en la comida ya sea en el frio invierno o en el caluroso verano, donde una buena cerveza siempre amenizaba las reuniones. Gracias chicos por haberme hecho sentir como en casa.También quiero agradecer al gobierno del Ecuador por financiar la beca de doctorado que me permitió desarrollar esta investigación. Finalmente, pero no menos importante, quiero agradecer a mi familia "local", Cris -mi esposa-, Franklin -mi hermano-y Gloria -mi cuñada-.ii iii AbstractNonlinear effects are valuable tools in the field of optical processing. This Thesis is aimed at contributing with new architectures and methods to this field, in particular to the light-by-light control of polarization and optical filtering of microwave signals.The manipulation of the polarization properties of light in guided media is crucial in many classical and quantum optical systems. However, the capability of current technology to finely define the state of polarization of particular wavelengths is far from the level of maturity in amplitude control. In Chapter 3, a new approach for all-optical control of the state of polarization with wavelength selectivity based on the change of the phase retardance by means of stimulated Brillouin scattering is presented. Experiments show that any point on the Poincaré sphere can be reached from an arbitrary input state of polarization with little variation of the signal amplitude (< 2.5 dB). Unlike other Brillouin processing schemes, the degradation of the noise figure is small (1.5 dB for a full 2π rotation). This all-optical polarization controller can forge the development of new polarization-based techniques in optical communication, laser engineering, sensing, quantum systems and light-based probing of chemical and biological systems.