Etude de guides d'ondes intégrés sur verre par microscopie optique en champ proche utilisant des sondes diffusantes sans ouverture

par Sébastien Aubert

Thèse de doctorat en Optique et nanotechnologies

Sous la direction de Renaud Bachelot.

Soutenue en 2003

à Troyes .


  • Résumé

    Observer la propagation de la lumière dans les structures guidantes est difficile voire impossible avec des dispositifs optiques standards. La microscopie optique en champ proche permet cette observation en utilisant des sondes fabriquées à partir de fibres optiques étirées. On parle de sondes à ouverture optique. Nous proposons, dans cette thèse, pour la première fois, de réaliser ces études avec des sondes de la microscopie à force atomique, métalliques ou semi-conductrices. On parle alors de sondes sans ouverture optique. Un microscope optique en champ proche à sonde sans ouverture a donc été développé à partir d'un AFM commercial et utilisé pour la caractérisation de guides d'ondes réalisés par échange d'ions. Après avoir montré comment détecter un champ évanescent en utilisant le mode contact intermittent de l'AFM et une détection synchrone, le processus de formation des images est analysé en détail. Il met en évidence un effet interférométrique entre le champ guidé, diffusé par la sonde et la lumière diffusée par les défauts de surface. Un tel microscope peut alors conduire à la détermination des grandeurs caractéristiques d'une structure guidante : cartographie du champ propagé, profils de mode en sortie de composant, mesure de constantes de propagation. Nous présentons le montage expérimental, les résultats sur la caractérisation de guides d'ondes confinés, l'observation du déséquilibres d'une jonction Y et le développement d'une détection interférométrique hétérodyne pour améliorer les performances

  • Titre traduit

    Studies of glass integrated waveguides by scanning near-field optical microscopy using apertureless scattering tips


  • Résumé

    The light propagation in waveguides cannot be directly observed using far field optics. Optical near-field microscopy allows this observation using tapered optical fiber probes. These probes are called aperture probes. In this thesis, we present for the first time the use of metallic of silicon atomic force microscope probes for the same application. These probes are called apertureless probes. An apertureless scanning near-field optical microscope has been developed from a commercial atomic force microscope and used in order to study ion exchange optical integrated devices. After we show how this set-up can detect an evanescent field using the tapping mode and a lock-in, the image formation process is analyzed in detail. It points out an interference effect between the field scattered by the probe and the field scattered by defects closed to the probe. This microscope then leads to the mapping of propagating field, the measurement of mode profiles at the component output and the determination of progatating constants. We show the experimental set-up, results for a straight waveguide, the imaging of a Y junction imbalance and we present a heterodyne interferometric detection to improve performances

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Informations

  • Détails : 165 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 159-165

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  • Bibliothèque : Université de Technologie. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE 03 AUB
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