Etude en champ proche optique de guides à cristaux photoniques sur SOI

par Delphine Neel

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Taha Benyattou.

Soutenue en 2006

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte sur l'étude par microscopie en champ proche optique (SNOM) de composants à cristaux photoniques bidimensionnels sur SOI, dans le domaine du proche infrarouge (longueurs d'onde télécom 1,2-1,6 micromètre). Le SNOM fournit une cartographie locale du champ électromagnétique dans les composants, avec une résolution de l'ordre de 150 nm. Les cartes de champs ainsi obtenues permettent une compréhension approfondie des phénomènes physiques qui ont lieu au sein de ces structures complexes. Trois fonctionnalités optiques différentes ont été abordées. Tout d'abord, le guidage de lumière a été mis en évidence dans un défaut linéaire de type W1. La présence d'ondes de Bloch et d'ondes stationnaires a été observée dans ce guide. Ensuite, concernant le couplage, nous avons étudié différents types de transitions (tapers) permettant d'améliorer le couplage entre guides diélectriques et guides à cristaux photoniques, ainsi qu'entre guides à cristaux photoniques et guides à cavités couplées. Nous montrons que l'utilisation de tapers correctement optimisés améliore le coefficient de transmission des structures, en réduisant les pertes hors du plan. Nous avons également calculé les pertes par propagation dans les cavités couplées. Enfin, un démultiplexeur en longueur d'onde a été conçu et caractérisé. Ce démultiplexeur utilise le principe du coupleur directionnel. Un effet de démultiplexage a été observé entre 1. 3 et 1. 5 micromètre.


  • Résumé

    Bidimensional photonic crystals, composed of a periodic lattice of air holes in a dielectric slab, appear as attractive candidates for the miniaturization of integrated optical circuits at a sub-wavelength scale. This thesis work concerns the near-field optical study of bidimensional photonic crystals devices on SOI, in the near-infrared range (telecom wavelengths 1,2-1,6 micrometer). For the characterization of the components, a scanning near-field optical microscope (SNOM) was used so as to obtain a local cartography of the electromagnetic field in the structures, with a resolution of about 150 nm. Those field maps allow a better comprehension of the physical phenomena occurring in the structures. Three different optical functionalities were studied: guiding, coupling and demultiplexing. First, light guiding was evidenced in a W1-type linear defect. Bloch waves and standing waves were observed in the guide. Then, the coupling between photonic crystals waveguides and dielectric waveguides, as well as the coupling between photonic crystals waveguides and coupled cavities waveguides, were studied. We show that the utilisation of well-designed tapers increase the transmission coefficient of the structures, through a reduction of the out-of-plane losses. The SNOM allows an accurate measurement of the propagation losses in the coupled cavities. Finally, the conception and the characterization of a 1,3-1,5 micrometer demultiplexer was realized. This demultiplexer uses the principle of a directional coupler.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (146 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 135-146

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(3127)
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