Étude et réalisation d'un déflecteur électro-optique en optique intégrée à base de matériaux polymères

Study and fabrication of an integrated optics electro-optic deflector using polymeric materials

• Auteur / Autrice : Pierre-Vincent Dugué
• Direction : Hong Wu Li, Jean-Pierre Vilcot, Mohammed El Gibari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, microélectronique et nanoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance le 04/05/2021
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique
• Jury : Président / Présidente : Guilhem Almuneau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rose-Marie Sauvage, Ammar Sharaiha
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Algani, Philippe Di Bin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique intégrée

Convertisseurs analogique-numérique

Mots clés libres

Convertisseur analogique-numérique tout-optique (AOADC)

Déflecteur optique

Polymère électro-optique

All-Optical analogical to digital converter (AOADC)

Optical deflector

Electro-optic polymer

Résumé

Depuis ces deux dernières décennies, la conversion analogique-numérique connaît un intérêt croissant, notamment avec le développement toujours plus important des réseaux intelligents, de la guerre électronique et de l’internet des objets (IOT). La majorité de ces domaines d’application exige des bandes passantes importantes ainsi que des cadences d’échantillonnage élevées pour la numérisation des données issues du monde analogique. La conversion analogique-numérique électronique présente à ce jour un goulet d’étranglement en termes de résolution et de cadence d'échantillonnage lié à la métastabilité des systèmes employés et à la gigue temporelle des horloges qui peuvent dégrader fortement la conversion en hautes fréquences. Cette thèse propose l’étude et la réalisation d’un déflecteur électro-optique en technologie optique intégrée, pouvant effectuer la fonction de quantification dans une nouvelle architecture de convertisseur analogique-numérique tout-optique (AOADC). L'étude théorique s'est d'abord attachée à la conception du composant d'optique intégrée puis à la détermination des propriétés du faisceau défléchi. La fabrication de ce composant a necessité la mise au point d'un procédé de fabrication spécifique notamment lié à la nature des matériaux polymères employés qui supportent très mal les procédés usuels de microfabrication et celle d'un banc d'orientation de chromophores via les électrodes du composant. De premiers prototypes ont été fabriqués et caractérisés.

Since the last two decades, analogic to digital conversion knows a growing interest, especially with the ever escalating deployment of smart grids, electronic warfare or internet of things (IOT). Majority of those domains require high conversion speed for the digitalization of data issued from the analogic world. The electronic version of analogic to digital conversion shows some bottlenecks in the effective number of bits and sampling rate caused by the metastability of the systems and the temporal jitter of the sampling clock at high frequencies. This thesis presents the design and the fabrication of an integrated electro-optical deflector capable of carrying out quantization in a new concept of an all-optical analogic to digital converter. Theoretical study has firstly been focused on the design of the integrated optics deflector and secondly on the study of the properties of the deflected beam. The fabrication of the deflector required the development of a specific technological process due to the used polymer materials that do not withstand common microfabrication processes as well as of a dedicated poling bench allowing chromophore poling via the deflector electrodes. First prototypes have been fabricated and characterized.