Etude de la correction du point de fonctionnement de modulateurs éléctro-optiques intégrés sur niobate de lithium par laser femtoseconde

par Yvan Pawela

Thèse de doctorat en Optique et photonique

Sous la direction de John Michael Dudley.

Soutenue en 2012

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ces recherches visent a développer une technique d'usinage du niobate de lithium par laser femtoseconde pour des applications en optique intégrés. Cette approche originale permet de corriger, post fabrication et en direct, le point de fonctionnement statistique des modulateurs d'intensité basés sur une architecture d'interféromètre de Mach-Zehnder. En théorie, les modulateurs d'intensité sont dans l'état passant quand ils sont au repos. C'est à dire que la point de fonctionnement se trouve au maximum de la fonction de transfert modulateur. En réalité, les techniques de fabrication par photolithographie de permettent pas d'obtenir ce résultat. Par ailleurs, suivant les applications, le point de fonctionnement des modulateurs est souvent réglé dans la zone linéaire, au maximum ou encore au minimum de la fonction de transfert. Actuellement le moyen utilisé pour régler ce point de fonctionnement est l'application d'un champ électrique statique, qui modifie la réponse du modulateur par effet électro-optique linéaire. Cependant l'application de cette tension peut créer un transfert de charges dans le niobate qui induit une dérive de la fonction de transfert du modulateur au cours du temps. Cela nécessite l'ajout d'une solution d'asservissement de cette tension en fonction de la dérive de la fonction de transfert du modulateur. Le micro usinage par laser femtoseconde de la surface du guide optique composant le modulateur, permet d'introduire un déphasage permanent. Ce déphasage est dû à la variation locale de l'indice de réfraction du guide introduite par l'impact laser. En contrôlant parfaitement le déphasage introduit, nous pouvons régler le point de fonctionnent statique des modulateurs d'intensité. Il est donc possible de s'affranchir de la tension continue initialement utilisée pour régler le point de fonctionnement. Des simulations numériques ont permis de démontrer la faisabilité du procédé. La démonstration expérimentale a été réalisée mais des limitations liées à la technologie utilisée ont été mises en évidence dans le cadre d'une utilisation industrielle

  • Titre traduit

    Study of the correction of the operating point of electro -optic modulators integrated on lithium niobate by femtosecond laser


  • Résumé

    The goal of this work is t he development of femtosecond laser micromachining for integrated optics applications. This original method allows us to adjust, in real time and post fabrication, the bias point or intensity modulators baser on the Mach-Zehner interferometer. In theory , intensity modulators are in the 'on ' state when no external voltage is applied. That is to say, the bias point is in the maximum of the modulator transfer function. Actually, we can't obtain this state due to the subtleties if the photo lithography process used in fabrication. Besides, depending on each application, the bias point is often required to be set on the linear region of the modulator transfer function. Currently, DC electric fields are used to adjust the bias point via linear electro-optic effect. However, this DC field can introduce a drift in the modulator function transfer over time. This method thus requires a modulator bias controller to adjust automatically the bias point. Femtosecond micromachining of the optical wave guide surface of intensity modulator introduce a permanent phase difference between the two arms of the two arms of the Mach-Zehner interferometer. This phase offset is due to local variations of the refractive index introduced by the femtosecond laser micromachining. The static bias point can then be adjusted bu controlling the phase difference between both arms of the interferometer. Experimental proof-of-principle demonstrations have been performed but technological limitations appear in an industrial context.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (113 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 108 réf.

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2012.34
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