Étude des effets de polarisation dans des guides d'optique intégrée sur verre : application : convertisseur de polarisation

par Thiemo Lang

Thèse de doctorat en Optique, optoelectronique, micro-ondes

Sous la direction de Roger Rimet.

Soutenue en 1997

à Grenoble INPG .

mots clés

• Sciences appliquees
• Electronique
• Optique integree
• Convertisseur
• Mode polarisation
• Guide onde optique
• Verre
• Coupleur optique
• Filtre birefringent
• Birefringence
• Echange ion
• Potassium ion
• Sodium ion
• Contrainte
• K ip 1
• Na ip 1
• Integrated optics
• Converter
• Polarization mode
• Optical waveguide
• Glass
• Optical coupler
• Birefringent filter
• Birefringence
• Ion exchange
• Potassium ion
• Sodium ion
• Constraint

Résumé

Nous proposons une etude experimentale approfondie des effets de polarisation dans des guides faits par echange d'ions k#+/na#+ dans le verre. Une meilleure comprehension de ces effets est indispensable a la realisation des circuits d'optique integree performants. Elle nous permettra egalement de proposer de nouveaux composants agissant sur la polarisation. La birefringence des guides confines a ete etudiee d'une facon systematique en fonction des differents parametres de fabrication. Nous avons determine les conditions necessaires a la realisation de guides a faible ou a forte birefringence. Des guides confines monomodes a forte birefringence allant jusqu'a 4. 10#-#4 ont ete obtenus. A cause de l'interaction des champs de contraintes crees pendant l'echange ionique, les coupleurs symetriques et asymetriques ont leurs axes principaux locaux inclines par rapport a la normale au plan de la lame de verre, ce qui limite leur potentiel de realiser des composants a maintien de polarisation. La validite d'un modele theorique decrivant l'inclinaison des quatre modes propres d'un coupleur suivant les axes geometriques ou les axes principaux locaux a ete demontree experimentalement sur des coupleurs de differentes geometries. Une methode simple et originale de redressement des axes principaux des coupleurs a permis la mise au point des composants a maintien de polarisation realises par l'echange d'ions de k#+/na#+. L'inclinaison des axes principaux et l'augmentation de la birefringence d'un guide soumis a l'influence d'un guide voisin a permis la conception de convertisseurs de polarisation passifs bases sur des sections de contraintes asymetriques. Un convertisseur de polarisation a quatre sections alternees presentant un taux de conversion de polarisation de 97%, des pertes de propagation estimees a 0. 3 db/cm et une longueur totale de 16 mm a ete realise. Ces performances sont parmi les meilleures publiees jusqu'a present. A cela s'ajoute la simplicite et la reproductibilite du processus de fabrication.

Titre traduit

Polarisation properties of glass integrated optical waveguides. Application : polarisation converter

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