Etude et réalisation d'un multiplexeur à insertion-extraction de longueur d'ondes en optique intégrée sur verre PDF Download
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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.
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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.
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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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APRES UNE MODELISATION DES GUIDES OPTIQUES FABRIQUES PAR LA TECHNIQUE D'ECHANGE IONIQUE SOUS CHAMP ELECTRIQUE, NOUS PRESENTONS UNE ETUDE THEORIQUE DU COUPLAGE, DU MULTIPLEXAGE EN LONGUEURS D'ONDES A L'AIDE DE GUIDES CIRCULAIRES, RECTANGULAIRES ET PLANAIRES
Author: MARTIN.. MC COURT Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 250
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A PARTIR D'UNE ETUDE THEORIQUE, UN MULTIPLEXEUR EN LONGUEURS D'ONDE MONOMODE, BASE SUR LE COUPLAGE PAR PROXIMITE, EST CONCU POUR LES LONGUEURS D'ONDE 0.85 ET 1.3 MICRONS. SES PERFORMANCES SONT COMPAREES A CELLES DES DISPOSITIFS EXISTANTS. UN PROCEDE DE FABRICATION, EMPLOYANT L'ECHANGE IONIQUE SOUS CHAMP ELECTRIQUE ET LA PHOTOLITHOGRAPHIE SUR COUCHE D'ALUMINIUM, EST DEVELOPPE ET SES TOLERANCES EVALUEES. LES METHODES DE CARACTERISATION DES COUPLEURS SONT DECRITES ET LES PRINCIPAUX RESULTATS EXPERIMENTAUX PRESENTES SONT: (1) PREMIERE REALISATION, PAR ECHANGE IONIQUE, DE GUIDES ENTERRES MONOMODES A 1.3 MICRONS (PERTES LINEAIRES INFERIEURES A 1DB/CM.) (2) DEMONSTRATION DE DEMULTIPLEXAGE 0.85 ET 1.3 MICRONS AVEC UNE ISOLATION DE 12DB (3) FABRICATION DE COUPLEURS DE PROXIMITE AVEC DES RAPPORTS DE COUPLAGE DE 98.5% (4) FABRICATION DE COUPLEURS 3DB MONOMODES AVEC JONCTION Y (PERTES A LA JONCTION INFERIEURES A 0.5DB) (5) ETUDE EXPERIMENTALE DES PERTES DUES AUX RAYONS DE COURBURE. PLUSIEURS AMELIORATIONS DU PROCEDE SONT PROPOSEES ET LE CONCEPT DU MASQUAGE IONIQUE INTRODUIT. LA TECHNOLOGIE DEVELOPPEE APPARAIT BIEN ADAPTEE A LA FABRICATION DES COUPLEURS 1 VERS N PAR JONCTION Y
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Les techniques de multiplexage en longueur d'onde (DWDM) imposent des contraintes sévères sur les composants des systèmes de transmission optiques. En particulier, les sources optiques utilisées en amont des systèmes doivent présenter des spectres d'émission très étroits, de grande stabilité, calibrés sur les canaux de transmission de référence. L'avantage de l'optique intégrée dans ce domaine est d'apporter un haut degré d'intégration, tout en limitant les coûts de production. Le but de notre travail a donc été de démontrer la faisabilité de micro-sources laser à contre-réaction répartie (DFB) en optique intégrée sur verre. Ce type de composant utilise les propriétés remarquables des miroirs à réseaux de Bragg (DBR) qui permettent de réaliser des cavités laser à la fois compactes, stables, et très sélectives en longueurs d'onde. Dans le cadre de cette thèse, des prototypes de laser à contre réaction répartie ont été étudiés théoriquement, puis réalisés grâce à la mise au point d'un procédé de gravur de réseau de Bragg de pas submicronique sur des guides amplificateurs réalisés par échange d'ions dans un verre phosphate dopé Erbium-Ytterbium. Les laser réalisés présentent un seuil de 14 mW de puissance de pompe pour une efficacité différentielle 5,7 %. Nous avons démontré un fonctionnement monofréquence des laser sur un pic d'émission de largeur de raie inférieure à 130 MHz. D'autre part nous avons démontré la faisabilité de matrices de laser multicolores calibrées sur les canaux de fréquences normalisés des protocoles de télécommunications optiques.
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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: Bruno Martin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 191
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L'analyse spectrale optique permet l'étude de la composition chimique des matériaux par l'interaction entre la matière et le rayonnement. Ces dernières années, la spectrométrie dans le domaine du proche infrarouge s'est considérablement développée pour satisfaire des besoins dans les domaines comme la médecine, de la détection de gaz ou encore l'industrie des polymères. Dans cette thèse nous nous sommes intéressé à un nouveau concept de spectromètre de Fourier statique faisant intervenir une structure de guide optique planaire courbe fuyante. Un modèle électromagnétique de cette structure courbe a été développé pour dimensionner le spectromètre. Ce modèle est basé sur une méthode de décomposition dans le domaine de Fourier, associée à une transformation conforme et utilisant des couches absorbantes. Les premiers spectromètres ont été réalisés en optique intégrée sur verre et caractérisés. Des résolutions spectrales de 11 nm et 14 nm ont été mesurées. Ces résultats sont encourageants pour continuer le développement du spectromètre.
Author: Folly Eli Ayi-Yovo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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La demande sans cesse croissante des besoins des télécommunications a mis en relief les limites intrinsèques de l'électronique. La photonique s'est révélée comme une solution appropriée à ses limitations. STMicroelectronics a développé une plateforme photonique sur silicium dénommée PIC25G permettant une transmission monocanale à 25 Gb/s. Cependant, l'augmentation du débit avec du multiplexage en longueur d'onde (WDM) se heurte à certaines contraintes. La solution suggérée repose sur une approche hybride intégrant la photonique sur silicium et sur verre par échange d'ions développée au laboratoire IMEP LaHC. La solution consiste en un interposeur verre sur lequel est assemblée une puce photonique sur silicium. Les études ont d'abord porté sur les composants de la puce silicium en particulier sur l'optimisation des coupleurs à réseau et les multiplexeurs à base d'interféromètres de Mach Zehnder cascadés. Ensuite, les composants passifs optiques et électriques de l'interposeur verre ont aussi été étudiés et réalisés. La faisabilité d'un couplage optique entre la puce silicium et l'interposeur a été démontrée. Enfin, les structures de tests nécessaires à la validation de la solution proposée ont été étudiées. Ces structures de tests ont permis de transmettre des signaux radiofréquences jusqu'à 40 GHz entre la puce silicium et l'interposeur verre. Une nouvelle approche de fabrication des guides d'onde optiques de l'interposeur a été suggérée et réalisée afin de répondre aux problèmes du procédé de fabrication. A terme, elle permettra d'avoir un module électro-optique pour des applications haut-débit.
Author: Odile Bertoldi
Author: Odile Bertoldi
Author: Justin Plantier
Author: Chukri Moukdad
Author: MARTIN.. MC COURT
Author: Sylvain Blaize
Author: Jean-Philippe Garayt
Author: Florent Gardillou
Author: Bruno Martin
Author: Folly Eli Ayi-Yovo
Author: Sylvain Blaize