Integration de la commande optique d'un commutateur microonde en technologie coplanaire sur silicium

par Stéphanie Chouteau

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Béatrice Cabon.

Soutenue en 1997

à l'INP GRENOBLE .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Situee dans le domaine du controle optique de composants microondes, notre etude demontre les performances d'un commutateur microonde commande par un signal optique. Tirant parti de l'evolution des circuits integres monolithiques microondes et des dispositifs optiques integres, notre objectif est d'integrer monolithiquement, le commutateur hyperfrequence et le circuit optique de commande. Le composant developpe est constitue d'une ligne coplanaire interrompue par un gap semiconducteur de quelques microns et d'un guide optique integre sous cet element photoconducteur. Nous avons mene en parallele, la caracterisation de guides optiques et de lignes coplanaires sur silicium, pour evaluer, de maniere independante, les performances de chacun des elements. Le silicium standard et ses derives dielectriques se pretent tres bien a la realisation de guides optiques integres. Par contre, une transmission hyperfrequence a faibles pertes (<0,6 db/cm), impose l'utilisation d'un substrat tres resistif (>2500. Cm). L'interaction entre les signaux optiques et microondes utilise le principe de photoconduction dans les semiconducteurs, et plus particulierement dans le silicium polycristallin. Une etude detaillee des proprietes electriques et optiques de ce materiau a ete effectuee pour definir certains parametres physiques (resistivite, coefficient d'absorption optique ou duree de vie des porteurs) intervenant directement dans l'efficacite de commutation hyperfrequence. Apres la conception et la realisation de plusieurs prototypes intermediaires, nous avons demontre la commutation du signal microonde sur une gamme de frequences allant de 1 a 10 ghz. Un rapport on/off de 9 db a 1 ghz et de 3 db a 10 ghz, a ete obtenu, pour une puissance optique integree effective egale a 2 mw. Des performances identiques ont ete egalement atteintes sur les memes dispositifs par un eclairement classique du gap, demontrant ainsi l'efficacite de la commande integree. Pour interpreter les resultats obtenus, nous avons montre, que la dynamique de commutation au niveau du gap, gouvernee par un effet resistif, est limitee par un effet capacitif en hautes frequences. Sur ces interpretations et sur l'amelioration de certains parametres technologiques, nous avons entrepris une phase d'optimisation des premieres performances obtenues.


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  • Détails : 174 P.
  • Annexes : 80 REF.

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