Fabrication de guides d'onde à pertes ultra-faibles pour la photonique intégrée

par Cyril Bellegarde

Projet de thèse en Optique et radiofrequences

Sous la direction de Erwine Pargon.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (laboratoire) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    La photonique sur silicium permet de surmonter les problèmes liés à la miniaturisation des transistors dans les circuits intégrés. Contrairement au silicium, les matériaux III/V sont à gap direct, ce qui en fait des sources lumineuse de choix. L'idée est alors de réaliser tous les éléments de routage de la lumière et de détection dans un substrat SOI et de venir localiser, par collage moléculaire le matériau III-V là où une source laser est requise. Dans ce type de système le contrôle de la rugosité des flancs des guides d'ondes en silicium est primordiale car celle-ci impacte les pertes optiques. Cette rugosité est générée pendant les étapes de gravure par plasma nécessaires pour réaliser le guide d'onde en silicium. Le premier objectif de cette thèse de quantifier l'impact de la rugosité des guides sur les pertes optiques de manière expérimentale, et de confronter l'expérience à un modèle de simulation de transport optique. Le deuxième objectif sera de proposer des stratégies pertinentes pour lisser les flancs des guides d'onde structurés par plasma (ex: oxydation thermique, recuit sous hydrogène..) et d'évaluer leur impact sur les pertes optiques. L'objectif global étant d'obtenir des pertes optiques de 0.1db/cm.

  • Titre traduit

    Fabrication of ultra-low loss waveguides for integrated photonics


  • Résumé

    The transistor miniaturisation presents issues within integrated circuits that the photonic on silicon technology can solve. Contrary to silicon, III/V materials show a direct gap which make them suitable light sources. Thus the idea here is to realise every routing and detection parts of the circuit with silicon and to add the III/V laser sources by molecular bonding. In this type of system the control of sidewalls roughness is a key parameter due to its impact on optical losses. The purpose of this phd thesis is thus to determine the parameters responsible for optical losses in order to control them. The roughness occurs during the plasma etching process which is a compulsory step for the silicon waveguide building. This thesis will first aim at experimentally quantifying the impact of roughness on optical losses, and at comparing experimentations to optical transport modelling. Secondly, relevant strategies for the smoothing of plasma-structured waveguide's sidewalls will be exposed (thermal oxidation, hydrogen annealing...) along with their impact on optical losses. The main goal is to reach optical losses of 0.1dB/cm.