Structuration multi-échelle et multifonctionnelle de nouveaux matériaux vitreux pour la photonique intégrée

Multi-scalar and multifunctional structuring of new amorphous materials for integrated photonics

• Auteur / Autrice : Lara Karam
• Direction : Marc Dussauze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 16/11/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires - Institut des Sciences Moléculaires / ISM
• Jury : Président / Présidente : Evelyne Fargin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Dussauze, Evelyne Fargin, Virginie Nazabal, Mathieu Allix, Annie Pradel, Yannick Petit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Virginie Nazabal, Mathieu Allix

Mots clés

Mots clés contrôlés

Verres de chalcogénures

Couches minces

Poling thermique

Mots clés libres

Poling thermique

Couches minces amorphes

Verres de chalcogénures

Verres d'oxydes

Réponse optique du second ordre

Thermal poling

Amorphous thin films

Chalcogenide glasses

Oxide glasses

Second order optical response

Résumé

L’objectif de ces travaux est de contrôler, tant à l’échelle macroscopique que microscopique, les propriétés électriques, chimiques et optiques (linéaires et non linéaires) de matériaux vitreux originaux par un procédé de micro-polarisation thermique. La démarche adoptée consiste à explorer les liens entre la structure du matériau, le procédé et les propriétés avant et après traitement. Trois types de matériaux ont été étudiés : des verres massifs borophosphates de sodium et niobium, des couches minces amorphes sodo-niobates et des verres massifs chalcogénures (GeSbSNa). Nous avons mesuré dans les couches minces sodo-niobates amorphes, une très forte réponse optique du second ordre (30 pm/V) micro-localisée ; dans les verres chalcogénures, une structuration à l’échelle micrométrique du potentiel électrique de surface a été obtenue. Nous démontrons ainsi le potentiel de la combinaison de ces matériaux et ce procédé, pour de futures intégrations dans des systèmes photoniques planaires multifonctionnels.

This work aims for a macro- as well as microscopic control of electrical, chemical and (linear and nonlinear) optical properties via a thermo-electrical process applied to original amorphous materials. The selected approach consists in exploring the relationships between the material’s structure, the process and the, prior to- and post-process properties. Three types of glasses were under study: bulk sodium and niobium borophosphate glasses, sodo-niobate amorphous thin films and bulk GeSbSNa chalcogenide glasses. We have measured a strong micro-localized second order response (30 pm/V) induced in the amorphous thin films; on the chalcogenide glasses, the structuring at the micrometric scale of the electrical surface potential was shown. With these attributes, we demonstrate the potential of these material/process associations for future integration in multifunctional photonic circuits.