Etude et réalisation d'un dispositif en optique intégrée multimode PDF Download
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DETERMINATION DU PROFIL D'INDICE D'UN GUIDE PLANAIRE. ON ETUDIE DIFFERENTES METHODES DE MESURE D'INDICE ET ON DEVELOPPE LA METHODE DE MESURE A PARTIR DU SPECTRE DES MODES. REALISATION DE GUIDES PAR ECHANGE IONIQUE DANS LE VERRE. REALISATION D'UN DISPOSITIF INTEGRE MULTIMODE: PREPARATION DE COUCHES EPAISSES, DIFFUSION EN PRESENCE D'UN MASQUE, ETUDE D'UN DIVISEUR DE FAISCEAU
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DETERMINATION DU PROFIL D'INDICE D'UN GUIDE PLANAIRE. ON ETUDIE DIFFERENTES METHODES DE MESURE D'INDICE ET ON DEVELOPPE LA METHODE DE MESURE A PARTIR DU SPECTRE DES MODES. REALISATION DE GUIDES PAR ECHANGE IONIQUE DANS LE VERRE. REALISATION D'UN DISPOSITIF INTEGRE MULTIMODE: PREPARATION DE COUCHES EPAISSES, DIFFUSION EN PRESENCE D'UN MASQUE, ETUDE D'UN DIVISEUR DE FAISCEAU
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CETTE THESE PRESENTE UNE SOLUTION UTILISANT L'OPTIQUE INTEGREE SUR SUBSTRAT SILICIUM POUR REALISER UN MULTIPLEXEUR EN LONGUEURS D'ONDES POUR LES TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES MONOMODES. UNE ETUDE SUR LE COUPLAGE FIBRE OPTIQUE-MICROGUIDE EST FAITE AFIN DE DETERMINER LES PARAMETRES DE LA STRUCTURE GUIDANTE ADAPTEE AUX FIBRES OPTIQUES UTILISEES. LES ELEMENTS DISPERSIFS UTILISES PAR CE DISPOSITIF OPTIQUE INTEGRE SONT DES RESEAUX. UNE ANALYSE THEORIQUE SUR L'INTERACTION D'UN MODE GUIDE AVEC UNE STRUCTURE PERIODIQUE EST PRESENTEE AINSI QUE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX OBTENUS
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L'essor des télécommunications par fibre optique nécessite l'insertion en sortie des lasers d'un isolateur optique intégré protégeant celui-ci des réflexions qui le déstabilisent. Ce composant existe à l'heure actuelle sous forme massive, mais son intégration sur la même plaquette que le laser pose problème du fait de la difficulté à intégrer les bons matériaux magnétooptiques sur les substrats usuels de l'optique guidée. Dans cette perspective, l'intégration de nanoparticules magnétiques dans un sol-gel déposé sur les guides optiques est une voie prometteuse, développée par le laboratoire Hubert Curien. Cette thèse a eu pour but d'étudier de manière plus systématique le composant non-réciproque qui entre dans la fabrication des isolateurs à conversion de mode, à savoir le rotateur non-réciproque. Deux études poussées, l'une théorique, l'autre expérimentale, recoupées entre elles par des modèles numériques, ont été mises en oeuvre au cours des années de cette thèse. L'étude théorique a permis de tenir compte tous les paramètres ayant une influence sur l'état de polarisation de la lumière dans un guide magnétooptique, y compris les dichroïsmes souvent négligés. L'étude pratique, à partir d'échantillons sur verre réalisés en collaboration avec l'IMEP-LAHC et le laboratoire PHENIX, a abouti à une caractérisation quasi complète des effets magnétooptiques -- longitudinaux et transverses -- dans les guides et de l'influence des paramètres de fabrication sur ceux-ci. Au final, ces résultats nous ont donné une compréhension plus complète du fonctionnement des guides magnétooptiques, et nous ont permis de prédire les paramètres optimaux qu'il faudra mettre afin de fabriquer, dans un futur proche, l'isolateur complet sur une seule plaque de verre.
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Les avancées majeures des télécommunications optiques ont nécessité l'élaboration de circuits intégrés optiques (ClOs) pour émettre, recevoir, traiter et distribuer l'information. Historiquement, de nombreuses technologies de ClOs ont été développées en parallèle. Cependant, dans le but de réduire les dimensions et les coûts des futurs ClOs, il est nécessaire de pouvoir intégrer plusieurs fonctions élémentaires sur un même substrat Pour cela, nous avons étudié la possibilité de réaliser des structures hybrides sur verre composées d'une couche mince guidante de matériau actif ou passif reporté sur un guide d'ondes de surface réalisé par échange d'ions. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la réalisation d'un amplificateur. optique hybride grâce à la mise au point d'une technique de collage par adhésion moléculaire d'un verre silicate contenant des guides d'ondes .et d'un verre phosphate codopé Er3+/Yb3+. Pour cela, nous avons développé un procédé d'échange d'ions T1+/K+ laissant la surface du verre intacte, un procédé de collage à basse température ainsi qu'une technique d'amincissement permettant de réduire l'épaisseur du verre actif à moins de 10μm. Un amplificateur hybride a été réalisé et un coefficient de gain de 3,66 dB/cm a été obtenu, ce qui est comparable aux meilleures performances publiées pour des amplificateurs classiques réalisés par échange d'ions. Un gain net positif a même été démontré dans un autre amplificateur hybride réalisé par un échange d'ions Ag+/Na+ et aminci par rodage/polissage. La réalisation d'autres fonctions en configuration hybride (encapsulation d'un réseau de Bragg, isolateur optique) a ensuite été étudiée.
Author: Stéphane Klein Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 166
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Ce travail est consacré à la photopolymérisation par absorption à deux photons (ADP) en vue de l’élaboration de dispositifs optiques intégrés. Du fait de sa très grande sélectivité spatiale, l’ADP permet la fabrication de structures microscopiques polymérisées pouvant confiner la lumière, apportant ainsi des solutions innovantes à la réalisation de composants optiques 3D. La technique utilisant la microscopie ADP, nous a ainsi permis de faire des connexions de fibres optiques, des séparateurs en forme de Y ou encore des structures guidantes de type Mach- Zehnder. Nous avons ensuite incorporé des chromophores optiquement actifs dans ces structures, figé leur orientation par polymérisation et analysé le maintien de cette orientation par mesure de signaux de second harmonique, le but final étant la fabrication d’un modulateur électro-optique. Finalement, nous avons également étudié l’émission laser multimode en tant que sonde potentielle de milieux photopolymérisables.
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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.
Author: Emmanuel Bois Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 114
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MESURE DES DISTANCES PAR FIBRES OPTIQUES PAR MODULATION D'INTENSITE (PAR REFLEXION SUR UNE CIBLE). UN EXAMEN DES REALISATIONS PRECEDENTES DANS CE DOMAINE, CONDUIT A ADOPTER UN MONTAGE DE BASE (SYSTEME MONOFIBRE EMETTRICE ET RECEPTRICE INCORPORANT UNE LENTILLE) QUI EST ETUDIE DE FACON THEORIQUE. L'INFLUENCE DES PRINCIPAUX PARAMETRES EST ANALYSEE: DISTANCE (GRANDEUR A MESURER), REFLECTIVITE DE LA CIBLE, FORME ET INCLINAISON DE CELLE-CI. CES RESULTATS THEORIQUES SONT VALIDES PAR UNE ETUDE EXPERIMENTALE QUI SE CONCLUT PAR LA FABRICATION D'UNE PREMIERE MAQUETTE: CAPTEUR DE POSITION A FIBRE VIBRANTE. LES PERFORMANCES INTERESSANTES OBTENUES ONT CONDUIT A ELABORER UN DISPOSITIF STATIQUE INCORPORANT DEUX FIBRES DE MESURE. LE MONTAGE OPTIQUE AINSI QUE LA REALISATION DES CARTES ELECTRONIQUES ASSOCIEES SONT DECRITS. LA DISCUSSION FINALE PORTE SUR L'EVALUATION DES RESULTATS DE CE PREMIER PROTOTYPE INDUSTRIEL
Author: Philippe Gérard Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 190
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NOUS PROPOSONS UNE TECHNIQUE NUMERIQUE ORIGINALE APPELEE RSM POUR LA PROPAGATION D'UN CHAMP OPTIQUE DANS UNE STRUCTURE DIELECTRIQUE PLANAIRE SANS PERTES ET DE FORME ARBITRAIRE. C'EST UNE TECHNIQUE ENTIEREMENT MODALE DONT LA BASE DE DECOMPOSITION DES CHAMPS EST CONSTITUEE DES MODES PROPRES LOCAUX GUIDES ET RAYONNES DE LA STRUCTURE. ELLE CUMULE LES AVANTAGES DES DIVERSES BPM MAIS S'EN DISTINGUE PAR LE FAIT QU'ELLE PEUT TRAITER DES GEOMETRIES DES GUIDES QUI PRESENTENT DES FORTS CHANGEMENTS DE DIRECTION, DES FORTES DISCONTINUITES D'INDICE ET DES EFFETS DE POLARISATION. NOUS DEMONTRONS LES POTENTIALITES DE CETTE METHODE A L'AIDE DE PLUSIEURS EXEMPLES CHOISIS VOLONTAIREMENT COMME TRES DEMONSTRATIFS DES INTERETS DE LA METHODE ET QUI NE PEUVENT ETRE CORRECTEMENT TRAITES A L'AIDE DES OUTILS EXISTANTS. CE SONT: LE MIROIR A REFLEXION TOTALE ET PARTIELLE, L'HYBRIDATION DE PHOTODETECTEURS SILICIUM SUR UN GUIDE REALISE SUR VERRE CETTE METHODE A ETE UTILISEE POUR FAIRE UNE ETUDE SYSTEMATIQUE DES CROISEMENTS DE GUIDES A TOUS LES ANGLES ET QUELLES QUE SOIENT LES CONDITIONS DE GUIDAGE. DE PLUS, NOUS AVONS MENE UNE ETUDE DES GUIDES COURBES REALISES PAR ECHANGE D'IONS SUR VERRE. CES DEUX GEOMETRIES DE GUIDES ONT ENSUITE ETE UTILISEES POUR LA REALISATION D'UN COMPOSANT D'APPLICATION. IL S'AGIT D'UN INTERFEROMETRE DE MACH ZEHNDER ASYMETRIQUE DONT LA DIFFERENCE DE LONGUEURS ENTRE LES DEUX BRAS EST DE 6,6 MILLIMETRES. NOUS AVONS DEMONTRE QUE LA REPONSE FREQUENTIELLE D'UN TEL DISPOSITIF LORSQU'IL EST ECLAIRE PAR UNE LUMIERE MODULEE PAR UN SIGNAL MICROONDES EST CELLE D'UN FILTRE REJECTEUR DE FREQUENCE. LES PERFORMANCES DE NOTRE COMPOSANT SONT LES SUIVANTES: FREQUENCE DE REJECTION 15 GHZ, TAUX DE REJECTION: 15 DB OPTIQUES ET LARGEUR DE BANDE DE 700 MHZ
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Ce travail est consacré à l'étude et à la réalisation d'émetteurs optiques pour des applications opto-hyperfréquences d'une part, et des applications en optique intégrée d'autre part. Tout d'abord, en ce qui concerne le premier aspect, nous étudions la possibilité d'utiliser une diode laser multiélectrodes, en séparant les fonctions d'injection et de modulation du signal optique. Partant d'épitaxies réalisées à Thomson TCS, nous avons réalisé un tel dispositif en filière GaAs et décrivons le procédé technologique que nous avons mis au point. Une amélioration de la fréquence de coupure est observée et nous proposons également une utilisation originale de ces composants en tant que mélangeur hyperfréquence. Nous envisageons d'autre part l'intégration optoélectronique sur un même substrat d'un laser et d'un transistor bigrille utilisé comme mélangeur hyperfréquence. Dans une seconde partie nous étudions la faisabilité d'une intégration photonique d'un laser GaAs et d'un système optique passif constitué par un guide diélectrique. Nous avons utilisé la méthode du faisceau propagé en tant qu'outil de conception du monolithe et nous démontrons ce concept expérimentalement par l'intégration d'un guide plan diélectrique et d'un laser GaAs. A ce propos nous présentons la technique de gravure que nous avons mis au point pour la fabrication des facettes miroirs, ainsi que l'ensemble des opérations technologiques nécessaires à la réalisation du circuit intégré photonique. Les applications visées ici sont les sources optiques de puissance. Nous concluons cette étude par la réalisation de lasers larges contacts sur substrat InP entièrement réalisés à l'IEMN.
Author: Alain Guez
Author: Alain Guez
Author: Justin Plantier
Author: Jean-Philippe Garayt
Author: Florent Gardillou
Author: Stéphane Klein
Author: Odile Bertoldi
Author: Emmanuel Bois
Author: Philippe Gérard
Author: Régis Hamelin
Author: Tahar Touam