Applications de la microscopie optique en champ proche à l'analyse modale à une échelle submicronique de composants optiques

Application of near-field scanning optical microscopy to mode analysis of optical devices on a submicron scale

• Auteur / Autrice : Raphae͏̈l Cella
• Direction : Jacques Robert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie

Résumé

Nous avons developpe un nouvel instrument, le microscope optique a pointe, pour caracteriser les composants optiques fonctionnant a = 1,55 m. Pour cela, nous avons mis en uvre une configuration optimale utilisant une fibre optique effilee placee tres pres de la surface a l'aide de cales piezo-electriques. Pour collecter les ondes evanescentes a la surface de guides a semiconducteur nous avons de plus mis en uvre la regulation par force de cisaillement pour controler la distance de separation entre la pointe et la surface (< 50 nm). Nous avons utilise des pointes dielectriques calibrees pour mesurer le profil de mode de divers composants optiques. Les resultats obtenus sont en bon accord (0,2 m) avec les resultats deduits des mesures de divergence en champ lointain. On montre que les pointes dielectriques sont bien adaptees pour mesurer des profils de mode de 1 m de largeur ainsi que pour detecter les pertes dans le substrat ou bien dans les zones laterales des guides. Pour de petites tailles de mode (< 500 nm), nous avons montre que les pointes metallisees peuvent atteindre une excellente resolution de 20 nm. Cette technique a aussi ete utilisee pour detecter les ondes evanescentes au-dessus des composants avec une resolution bien inferieure a la longueur d'onde. Cette premiere demonstration de faisabilite sur des guides rubans a semiconducteur a = 1,55 m nous a permis d'explorer des circuits photoniques integres. Nous avons demontre le fort potentiel de cet instrument pour controler a petite echelle le signal evanescent au cours de la propagation du mode ainsi que pour detecter et localiser les pertes optiques. Ces pertes peuvent etre dues a de petits defauts a la surface des guides ou bien a la geometrie des circuits. Nous avons ainsi correle des pertes optiques (image optique) a des defauts nanometriques (image topographique)