Fabricação e caracterização de guias de onda em vidro usando a técnica de escrita direta

A técnica de escrita direta para a fabricação de guias de onda em vidro é promissora para as áreas de Informação e Computação Quântica, pois permite a fabricação rápida e tridimensional de dispositivos fotônicos integrados. Essa técnica consiste na focalização de um laser ultra-rápido no interior de um vidro que se desloca, deforma que seja possível alterar o índice de refração na região focal, formando guias de onda. O objetivo desta dissertação foi estudar o método de escrita direta na fabricação de algumas amostras, realizadas no Laboratório de Fotônica do Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo (IFSC-USP). Caracterizamos os guias fabricados em relação a sua geometria usando microscopia Confocal, eciência no guiamento da luz por meio do acoplamento da luz de um laser, e índice de refração com o auxílio da técnica de Microscopia de Desfocalização. Essa técnica foi desenvolvida pelo Laboratório de Física de Sistemas Biológicos da UFMG, e possibilita uma medida direta do índice de refração de um objeto de fase colocado em microscópio desfocalizado. Trabalhamos com duas amostras em dois tipos de vidro diferentes, Gorilla Glass e sodalime: 11 guias foram fabricados no primeiro, e 44 no segundo. Nossos resultados mostram que os guia sem Gorilla Glass foram mais ecientes no guiamento da luz do laser, comparado aos guias em sodalime, mas ambos apresentaram transmitâncias menores que15%. Com a maior abundância de guias na amostra de sodalime, foi possível perceber que a potência do laser de femtossegundo e a velocidade de translação da amostra no momento da fabricação têm papel fundamental na modicação do índice de refração na região focal. Em posse desses dados, somos capazes de direcionar fabricações futuras para atender melhor aos objetivos de uso desses dispositivos em aplicações com sistemas quânticos fotônicos. The direct-writing technique for fabrication of waveguides in glass is a promising advance for the areas of Quantum Information and Quantum Computation, since it allows for rapid, three-dimensional fabrication of integrated photonic devices. This technique consists in focusing an ultra-fast laser inside a moving glass substrate, causing a change inrefractive index on the focal region, forming the waveguides. The aim of this dissertation was to study the direct-writing method in the fabrication of some samples, made at the Photonics group of Universidade de São Paulos Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP). We characterized the fabricated waveguides regarding their geometry using Confocal microscopy, their efficiency on light guiding by means of coupling a lasers light, and their refractive index using Defocusing Microscopy technique. This technique was developed by UFMGs Laboratório de Física de Sistemas Biológicos, and allows a direct measurement of the refractive index of a phase object in a defocused microscope. We worked with two samples in two dierent kind of glasses, Gorilla Glass and sodalime: 11 waveguides were fabricated inside the former, and 44 in the latter. Our results show waveguides inside Gorilla Glass were more efficient in guiding the light compared to waveguides inside sodalime sample, but both showed transmittance lower than 15%. With the larger amount of waveguides inside sodalime, it was possible to realize thatfemtosecond laser power and samples translation speed at fabrication have main role in the modication of refractive index on the focal region. In possession of this data, we are capable of leading further fabrication to better suit the objectives of these devices on applications in photonic quantum systems.