Etude de dispositifs non lineaires de commutations optiques picosecondes en structure guide d'onde

Study of nonlinear waveguide devices for picosecond optical switching

• Auteur / Autrice : Dominique Bérard
• Direction : Nicole Paraire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Cette these presente l'etude experimentale d'un dispositif permettant d'obtenir des commutations tout optique rapides base sur l'excitation d'une onde guidee dans un film non lineaire de silicium, epitaxie sur un substrat de saphir et recouvert d'argent, grace a un reseau de diffraction grave a la surface du film. Apres avoir rappele les proprietes du silicium sur saphir, nous revenons sur les guides d'onde optiques modules periodiquement et les conditions dans lesquelles un faisceau lumineux peut exciter efficacement une onde se propageant dans le guide. Nous montrons qu'il est possible d'utiliser les resonances angulaires correspondant a l'excitation d'ondes guidees pour obtenir des commutations optiques sur les intensites reflechie et guidee par les guides non lineaires. Les variations d'indice du silicium dues aux differents phenomenes induits sous excitation optique en bord de bande d'absorption sont evaluees. Nous detaillons le processus technologique developpe pour reliser les composants, reseau de diffraction de pas submicronique, les diffrents traitements etudies pour neutraliser les defauts induits dans le silicium lors de la gravure du reseau par usinage ionique. Des simulations numeriques en regime dynamique donnent des resultats en accord avec les mesures faites en regime non lineaire sous excitation par des impulsions optiques de duree 20 ns et 200 ps issues d'un laser nd/yag. Il est possible d'observer, sous excitation nanoseconde, une ou deux commutations subnanosecondes tres contrastees sur les faisceaux de sortie. L'instant d'apparition de ces commutations est precisement defini par les conditions d'excitation des dispositifs. Sous excitation picoseconde, des commutations d'environ 10 ps sont observees. Ces resultats permettent d'envisager une mise en forme de signaux optiques et sont interessants pour resoudre des problemes de synchronisation