Élaboration, étude et analyse par spectroscopie m-lines de guides d'ondes composites multicouches

• Auteur / Autrice : Thomas Schneider
• Direction : Hartmut Wolfgang Gundel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Guides d'ondes

Couches minces

Composites

Résumé

Depuis une quarantaine d’années, la spectroscopie m-lines est utilisée pour la caractérisation optique de guides d’ondes plans monocouches. L’objet des travaux de recherches de cette thèse a été d’en généraliser l’emploi à l’étude de guides composites multicouches. Une méthode d’analyse numérique, permettant de relier les mesures m-lines aux valeurs des indices optiques et des épaisseurs d’un guide à trois couches, a été développée. La précision de cette méthode a été étudiée par une approche statistique sur un grand nombre de guides simulés et estimée à environ 10-3 pour l’indice de réfraction et à une dizaine de nanomètres pour l’épaisseur. Des structures multicouches ont été élaborés à partir de ZnO et de PZT et caractérisés par la spectroscopie m-lines. La variation d’indice de réfraction de chacune des couches des guides ZnO/PZT/ZnO ont pu être corrélées à des résultats d’analyse structurale. La méthode d’analyse des guides à trois couches a donc été validée expérimentalement.

Since forty years, m-lines spectroscopy is employed in order to optical characterize plane monolayer waveguides. Objective of the present research work was to generalize this technique for the study of composite multilayer waveguides. A numerical analysis algorithme, allowing to relate the m-lines measurements to the different optical refraction indexes and the thicknesses of a three layer waveguide, was developed. In a statistical approach, a large number of simulated waveguides was used in order to study the precision of the method, which was estimated to be approximately 10-3 for the refraction index and about ten nanometers for the thickness. Composite multilayer structures, using ZnO and PZT, were elaborated and characterized by m-lines spectroscopy. The variation of the refraction index of each layer of the ZnO/PZT/ZnO waveguides could be correlated to the results from the structural analysis. Hence, the analysis method of the three layer waveguide was experimentally verified.