Réalisation par échange protonique doux de guides continus et segmentés sur niobate de lithium

par Pierre Aumont

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Marc De Micheli.


  • Résumé

    Nous avons montré qu’il était possible d’utiliser le procédé d’échange protonique doux (SPE) pour fabriquer des guides d’ondes optiques dans un contexte industriel. En outre, ce travail constitue la première étude expérimentale de guides segmentés réalisés par cette méthode dans le but de réaliser des entonnoirs optiques (tapers). La reproductibilité du SPE a pu être améliorée jusqu’à garantir une dispersion de + ou – 0,4. 10-3 pour l’accroissement d’indice @ 1,5 μm. La moyenne des pertes à la propagation des microguides est de 0,3dB/cm, les plus faibles obtenues étant de l’ordre de 0,1dB/cm. L’étude de la diffusion latérale du SPE sous le masque de photolithographie nous a conduits à définir un nouveau modèle de calcul du rapport cyclique des guides segmentés fabriqués par cette méthode. Celui-ci est compatible avec le modèle du guide équivalent. La caractérisation de la diffusion latérale nous a permis de mieux décrire les profils d’indices latéraux engendrés par le SPE. Leur connaissance s’est avéré un paramètre déterminant pour comprendre les propriétés des guides segmentés : absence totale de réflexions de Bragg, comportement des pertes en fonction des paramètres de segmentation… Des pertes aussi faible que 0,1dB/cm ont pu être observées pour des rapports cycliques très bas (jusqu’à 35%). Enfin, nous avons réalisé les premiers tapers à largeur fixe fabriqués par SPE. Ils ont présenté les propriétés d’adaptation de mode attendues et ont permis de prévoir des facteurs d’expansion de 2,2 en largeur et 3,5 en profondeur. Les premières mesures expérimentales sur tapers courts ont montrées que les pertes induites par cette fonction n’excédaient pas 0,05db.

  • Titre traduit

    Continuous and segmented waveguides made by soft proton exchange technique on lithium niobate


  • Résumé

    This work demonstrates the possibility to use the Soft Proton Exchange (SPE) technique to realize optical waveguides for industrial applications. We also report the first experimental study of Periodically Segmented Waveguides (PSW) realized with this technique aiming at realizing optical tapers. The SPE reproducibility has been improved and a dispersion of the index increase @ 1,5 μm < 0,4. 10-3 can be achieved. The average loss of the channel waveguides was 0,3dB/cm with the best results as low as 0,1dB/cm. The study of the SPE lateral diffusion under the photolithographic mask led us to propose a new definition of the Duty Cycle of periodically segmented waveguides made by this method. With this definition, the equivalent waveguide model applies to SPE PSW. The lateral diffusion characterization allowed us to better describe the transverse index profiles of SPE waveguides. Its knowledge turned out to be a determining parameter to understand the optical properties of SPE PSW : no Bragg reflections, surprising losses behaviours with segmentation parameters, etc… For many SPE PSW, losses are low as 0,1dB/cm were measured for very low duty cycles (until 35%°). Finally, we performed the first fixed width optical tapers made by SPE. They present the expected size mode adaptation property and allowed us to foresee expansion factors up to 2,2 in width and 3,5 in depth. The first experimental measures performed on short optical tapers showed that losses induced by this function did not exceed 0,005dB.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (214 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en avril 2008
  • Annexes : Bibliogr. p. 209-214. Résumés en français et en anglais

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  • Cote : 03NICE4080
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