Réalisation d'un banc de mesure des coefficients électro-optiques d'un guide d'onde planaire par lignes noires : application à un cristal de LiNbO3 implanté par des protons

par Azzedine Boudrioua

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Claude Loulergue.

Soutenue en 1996

à Metz .


  • Résumé

    Les guides d'ondes plans sont l'élément de base de tout circuit optique intégré. L'étude de leurs propriétés optiques et électrooptiques permet l'optimisation de leurs performances. Dans cet esprit la réalisation d'un banc de mesure automatisé utilisant la spectroscopie des lignes noires (m-lines) a fait l'objet de notre travail. La spectroscopie m-lines consiste à utiliser le couplage par prisme pour exciter les modes guides de la structure considérée. Le spectre modal permet la détermination des profils d'indices et l'épaisseur du guide. Pour la mise au point du dispositif, nous avons utilisé des guides de LiNbO3 fabriqués par implantation de H+ et He+. La technique d'implantation s'est récemment développée et devient de plus en plus une alternative très intéressante comparée aux autres méthodes couramment employées. D'autre part, nous avons développé une nouvelle méthode pour mesurer le coefficient d'atténuation de ces structures guidantes. Elle est basée sur l'injection contrôlée de la lumière dans le guide en utilisant un prisme mobile, et la mesure de l'intensité transmise par la tranche du cristal. Les résultats obtenus dans des guides de LiNbO3 implantés H+ et He+ non recuits montrent des pertes de l'ordre de 2 dB. Cm-1 environ. Au cours de ce travail nous avons également réalisé des guides d'ondes dans le LTB (Li2B4O7) par implantation d'He+. Les résultats obtenus constituent une première et montrent une excellente qualité optique des guides. Les pertes mesurées sont de l'ordre de 1. 5 dB. Cm-1. Pour la caractérisation électrooptique nous avons utilisé la technique du déplacement angulaire des modes guides dû à l'application d'un champ électrique. En effet, une variation d'indice par effet EO induit un déplacement du spectre modal qui permet de remonter aux coefficients EO du guide. Les coefficients r13 et r33 de guides en LiNbO3 implantes H+, ainsi mesurés, ne semblent pas être affectés par l'implantation. De plus une étude réalisée sur le même matériau en fonction de la dose des protons implantes confirme ce résultat et montre l'indépendance des propriétés EO de ces guides de la dose implantée

  • Titre traduit

    Realization of m-lines spectroscopy setup for planar optical waveguides characterization : application to LiNbO3 implanted H+


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Planar optical waveguides are the main element of optical integrated circuits. The investigation of their linear and nonlinear optical properties permits the optimization of their performances. For this an experimental setup using m-lines spectroscopy was mounted and automated. M-lines spectroscopy consists of using prism-coupler technique to excite the guided modes of the structure to be studied. In fact, modes spectra allow us to determine refractive index profiles and thickness of the guide using an inverse WKB method. Our test materials were H+ and He+ implanted LiNbO3 waveguides. Light ions implantation technique has been recently developed and tends to be the most useful technique. For optical losse measurements, we developed a new approach. It consists of using one prism to feed the light into the waveguide and measuring the transmitted intensity using end-fire coupling. The obtained results showed losses about 2 dB. Cm-1 in H+ and He+ implanted LiNbO3 waveguides without post-annealing treatment. During this work we, also, focused our interest on the elaboration of optical waveguides in other materials. For instance He+ ions were used to produce waveguides in LTB (Li2B4O7) crystals with good optical qualities. Losses were estimated to be better than 1. 5 dB. Cm-1. Concerning the electrooptic measurements, we used the angular shift technique. Indeed, refractive index variation by the EO effect induces a uniform angular displacement of all guided modes spectra if we use a specific inter-electrodes gap with respect to the guiding layer thickness. The latter enables the determination of the electrooptic coefficients of the guide under investigation. For instance, concerning H+ implanted LiNbO3 waveguides, the EO coefficients r13 and r33 are rather well preserved. In addition no dependence on the H+ implanted dose was observed

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  • Détails : 1 vol. (143 p.)
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  • Cote : MF-1996-BOU
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