Étude et réalisation d'un multiplexeur à insertion-extraction de longueur d'ondes en optique intégrée sur verre

Study and realisation of a wavelength add and drop made by ion exchange on glass

• Auteur / Autrice : Odile Bertoldi
• Direction : Guy Vitrant, Jean-Emmanuel Broquin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

L'essor des télécommunications a entraîné une augmentation du débit d'informations. Pour pallier ce problème le multiplexage en longueur d'onde possible en optique semble une bonne solution : il permet le transport simultané grâce à une même fibre optique de plusieurs signaux de longueurs d'onde différentes. La solution choisie ici utilise l'échange d'ions dans un substrat de verre et combine un interféromètre Mach Zehnder réalisé à l'aide de guides d'ondes enterrés et un réseau de diffraction gravé sur des guides d'ondes de surface. Avant la réalisation du composant global, nous avons développé un procédé particulier de l'échange d'ions : l'enterrage différentiel. Il permet de réaliser des guides d'ondes dont certaines parties sont enterrées tandis que d'autres restent en surface. Ce procédé a abouti à des guides d'onde avec une différence de profondeur d'enterrage de 10 μm sans que la transition entre zone enterrée et zone de surface ne crée de pertes excédentaires ou ne modifie la polarisation. Ce qui correspond aux modélisations. Ensuite, nous avons vérifié la validité du procédé de gravure RIE de réseau en surface du substrat. Pour cela, des filtres de Bragg associant un guide d'ondes par enterrage différentiel et un réseau gravé par dessus ont été réalisés. Nous obtenons alors des filtres avec un taux de réjection de 21 dB et une bande de réjection de 0,45 nm. Enfin, nous avons réalisé le composant global associant des coupleurs réalisés par échange d'ions dans du verre et les filtres de Bragg précédents. Cet assemblage à permis d'aboutir à un extracteur de longueur d'ondes de taux de réjection de 30 dB et de largeur de bande de réjection de 0,45 nm vers 1548 nm.

Ln the last few years, the development of telecommunications has led to an increase of informations rate. To solve this problem wavelength multiplexing possible in optic seems to be a good solution: it allows the simultaneous transmission in a same fibre of several signais of different wavelengths. The solution chosen here use ion exchange on glass substrate and combine a Mach Zehnder interferometer realised with buried waveguides and a diffraction grating etched upon surface waveguides. Before the realisation of the global component, we have developed a particular process of ion-exchange: selectively buried waveguides. It allows to realise 3 dimensional waveguides namely waveguides with some parts buried inside the glass substrate and some parts at the surface of the glass substrate. The process we developed allows to realise waveguides with a burying depth difference of 10 μm unless the transition between the buried parts and the surface parts creates excess losses or change the polarisation. This corresponds to the simulations. Then, we have checked the validity of the fabrication process of etched diffraction gratings at the surface of a glass substrate: we have realised Bragg Filters by the association of a selectively buried waveguides upon which a grating has been etched. We obtained filters with a rejection rate of 21 dB and a rejection band width of 0,45 nm. Finally, we have realised the global component, association couplers made by ion exchange in glass and the previously described Bragg filters. This assembly led to the realisation of a drop filter with a rejection rate close to 30 dB and a rejection band of 0,45 nm around 1548 nm.