Etude d'un dispositif guide d'onde en semi conducteur iii-v pour la commutation optique. Couplage de deux dispositifs pour fonctionner en bistable symetrique

Study of a iii-v semiconductor waveguide device, for optical switching. Coupling of two switching devices to work as a symmetric flip-flop

• Auteur / Autrice : NATHALIE MORESMAU LALOUETTE
• Direction : Nicole Paraire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Cette these presente une etude theorique et experimentale de commutateurs ayant un fonctionnement tout optique. Ces dispositifs composes d'un guide d'onde non lineaire en ingaasp sur un substrat en inp, et d'un reseau de diffraction pour coupler la lumiere dans le guide sont etudies en transmission, le substrat etant transparent a la longueur d'onde de fonctionnement du dispositif. L'etude theorique porte egalement sur: le couplage de deux commutateurs, realises sur le meme substrat, par leurs faisceaux transmis respectifs, afin d'obtenir un dispositif fonctionnant en bistable symetrique, la comparaison des stabilites thermiques relatives du commutateur isole et du bistable. Apres quelques rappels theoriques sur les guides d'ondes et leur fonctionnement lorsqu'ils sont utilises en commutateur ou en bistable symetrique, nous avons precise les criteres d'optimisation des structures utilisees en commutateur et de leurs conditions de fonctionnement. Nous decrivons ensuite le procede technologique utilise pour realiser a la surface des echantillons un reseau de pas submicronique par lithographie holographique et gravure chimique. Afin d'optimiser le coupleur d'une structure guidante donnee, la necessaire determination des caracteristiques physiques des differentes couches constitutives a ete realisee a partir de mesures en transmission en regime lineaire et, a cette occasion, nous avons developpe une methode de mesure directe d'indice du substrat et de determination de l'indice de la couche guidante in situ au voisinage de son bord de bande d'absorption. Les mesures effectuees en regime lineaire et non lineaire ont permis de determiner les coefficients non lineaires de la couche guidante: variations de l'indice avec la temperature et avec l'intensite absorbee au voisinage du bord de la bande d'absorption de ingaasp, et la puissance seuil de fonctionnement en commutateur. Elles ont egalement montre que le commutateur realise offrait une stabilite thermique de plusieurs millisecondes. Enfin, l'etude theorique a montre qu'un systeme bistable monolithique etait plus stable thermiquement que chacun de ses elements constitutifs