Etude de structures photoniques en champ proche par microscopie optique à sonde diffusante

par Aurélien Bruyant

Thèse de doctorat en Optique et nanotechnologies

Sous la direction de Gilles Lerondel.

Soutenue en 2004

à Troyes .


  • Résumé

    La microscopie de champ proche optique (SNOM) est une technique novatrice pour la caractérisation fine des composants de l'optique intégrée. Néanmoins, une difficulté du SNOM réside dans la réalisation de sondes fines et reproductibles donnant un signal pouvant correspondre à une composante déterminée du champ local. De ce point de vue, les SNOM à sonde diffusante (s-SNOM), qui utilisent des sondes de microscopes à force atomique, apparaissent très prometteurs. Cette thèse présente l'étude et le développement de cette technique dans le cas de composants en fonctionnement. D'abord nous réalisons des cartes d'intensité sur des guides peu diffusants (guide à échange d'ions). L'analyse du signal montre que les pertes rayonnées des structures étudiées interfèrent avec le signal issu de l'apex de la sonde, selon une relation de phase dépendant de la direction de propagation des modes guidés. La possibilité de discriminer un mode progressif d'un mode régressif est ainsi mise en évidence. Nous montrons ensuite théoriquement et expérimentalement la possibilité de déterminer localement le spectre de réflectivité complexe dans le cas de guides à réseaux de Bragg monomodes. Nous consacrons une dernière partie à l'étude de composants présentant des pertes par diffusion importantes (guide à réseau de Bragg, guides en silicium poreux et multicouche). Sur ces composants, un système de détection interférométrique hétérodyne est utilisé. Celui-ci fournit une carte d'amplitude et de phase, permet de s'affranchir en partie de l'influences des pertes et simplifie l'anlayse modale (indices effectifs)

  • Titre traduit

    Photonic structures studies by scattering near-field optical microscopy


  • Résumé

    Scanning near field optical microscopy (SNOM) is a unique tool allowing to map the field on optical devices surface with a high resolution. The scattering type SNOM (s-SNOM) is based on the use of an atomic force microscope probe (bulk AFM probe instead of usual tapered optical fiber) and is very promising in term of optical resolution, polarisation sensitivity or wavelength range. However, s-SNOM was shown to be very sensitive to the optical radiating losses. In this work we have studied and developed the s-SNOM technique for a number of integrated optic devices. First, we present intensity maps on low loss waveguides. A signal analysis show that the radiating losses interfer with the signal scattered by the AFM probe with a phase relation depending on the guided modes directions. This enable to estimate the losses but also to discriminate a forward propagating mode from a backward propagating mode. Then we theoretically and experimentally show that it is possible to retrieve, in situ, the complex reflectivity spectrum from standing wave patterns recorded upstream gratings or mirrors. Finally, we present amplitude and phase maps obtained with an heterodyne interferometric detection scheme. Beside the phase information which simplify the modal analysis, this setup allows to get rid of the radiating losses and thus to image photonic structures such as Bragg grating, porous silicon waveguides and multilayer

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-166 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 155-163 et p. 165-166

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE 04 BRU
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