Conception et études optiques de composants micro-photoniques sur matériaux III-V à base de structures à bande interdite de photon

par Yohan Desières

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Taha Benyattou.

Soutenue en 2001

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte principalement sur l'étude de nouveaux guides optiques, réalisés à partir de structures dont l'indice est fortement modulé et sur des dimensions de l'ordre de la longueur d'onde : les cristaux photoniques. Ces micro-guides peuvent notamment permettre de contrôler latéralement la propagation de la lumière dans un guide plan semi-conducteur classique sur des échelles de l'ordre de la longueur d'onde, à la différence des technologies actuelles qui ne réalisent cette fonction qu'à l'échelle du millimètre. Ces micro-guides représentent de ce point de vue une porte d'entrée vers une intégration des composants optiques similaire à celle qu'ont subit les composants électroniques depuis 50 ans. Une première partie de ce travail repose sur la modélisation de ces structures à partir d'une méthode de résolution des équations de Maxwell aux différences finies dans le domaine temporel, notamment pour le calcul des courbes de dispersion. Une seconde partie du travail a consisté à la réalisation d'un banc de caractérisation de ces micro-composants aux longueurs d'ondes des télécommunications optiques. Ce banc permet un couplage efficace de lumière via la génération d'une luminescence au sein du composant. Des réseaux de découplage ont également été introduits sur les structures d'études pour pouvoir collecter la lumière transmise le long de ces guides. Ce banc a mis clairement en évidence ce nouveau type de guidage et des mesures spectrales ont permis une meilleure compréhension des processus de guidage particuliers à ces composants. Une troisième partie de ce travail repose sur une étude expérimentale et numérique des pertes de propagation de ces guides, qui restent élevées pour des applications pratiques. La dernière partie de ce travail consiste en l'association de ces guides avec des micro-cavités résonnantes, dans l'objectif de réaliser des fonctions compactes de filtrage en fréquences.

  • Titre traduit

    = Design and optical studies of photonic crystal optical components realised on III-V materia


  • Résumé

    The thesis focus on a new type of waveguides that are able to guide light at the wavelength scale thanks to the index periodicity of their cladding. These waveguides are called photonic crystal waveguide and can lead to strong scale reductions of usual photonic crystal waveguide and can lead to strong scale reductions of usual photonic circuits. The FDTD method is developed to design and explore the properties of this waveguides. Experimental demonstration of waveguiding is obtained using a guided luminescence technique and diffraction gratings. A better understanding of the propagation characteristics comes from the comparison between experimental datas and FDTD results. Propagation losses of are found to be quite high (around 10-20dB/100 micrometer). Their origins are however clarified, leading to some solutions for loss-reduced waveguides. Finally, the coupling between a photonic crystal waveguide and a photonic crystal microcavity is investigated for compact wavelength filtering.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (149 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. à la fin de chaque chapitre

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2706)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.