Mise au point d'un duplexeur pompe/signal à base de guides segmentés en optique intégrée sur verre

Realization of a pump/signal duplexer using periodically segmented waveguide in integrated optics on glass

• Auteur / Autrice : Davide Bucci
• Direction : Jean-Emmanuel Broquin, Elise Ghibaudo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique intégrée

Mots clés libres

Duplexage large bande

Jonction Y asymétrique

Wdm

Echange d'ions sur verre

Résumé

Chaque technologie d'optique intégrée a ses spécificités reconnues pour ses domaines d'application tel que le LiNbO3 pour la réalisation de composants électro-optiques ou les semiconducteurs III-V pour les sources optiques. L'intégration de plusieurs fonctions optiques et donc de matériaux différents pose cependant des grosses difficultés. Les substrats actifs et passifs employés dans les technologies d'échange d'ions sur verre sont par exemple incompatibles entre eux. L'IMEP a récemment proposé une solution à ce problème, avec le concept de structure hybride, composée par une couche active reportée sur un substrat passif avec un guide d'ondes. Si la structure hybride représente une solution intéressante pour réaliser un guide amplificateur dans un substrat passif, il faut cependant concevoir des fonctions passives d'interfaçage répondant aux contraintes de l'hybridation de l'amplificateur. Ce travail de thèse est dédié à l'étude d'un duplexeur pompe/signal travaillant sur la bande 980 nm/1550 nm, utilisant une jonction Y asymétrique possédant un bras segmenté. Une étude détaillée de la jonction et des guides segmentés est tout d'abord présentée. Le dimensionnement théorique de la jonction Y et de son optimisation expérimentale sont ensuite reportés. Un dispositif présentant une isolation de (26 ± 1) dB avec des pertes par insertion de (2,8 ± 0,1) dB à la longueur d'onde de pompe l = 980 nm a aussi été obtenu. Pour le signal, l'isolation augmente de (9,7 ± 0,1) dB à la longueur d'onde l = 1500 nm jusqu'à (15 ± 0,1) dB à ! = 1600 nm et les pertes par insertion sont comprises entre (3,1 ± 0,1) dB et (3,5 ± 0,1) dB. Les perspectives de ce travail sont d'une part l'amélioration des performances du duplexeur et d'autre part la réalisation d'un amplificateur intégré monolithique comprenant une structure hybride.

Each integrated optics technology has his own advantages, well specific for different application domains. For example, LiNbO3 substrates are widely used in electro-optic devices while III-V semiconductors are very useful for optical sources. The integration of heterogeneous optical functions and materials is consequently a difficult task. For example, for integrated optics by ion-exchange on glass, substrates used for active and passive devices are different and incompatible. To address this problem, the concept and the fabrication of the hybrid structure have been studied at IMEP laboratory. This structure is composed by an active glass layer reported by molecular bonding on a passive glass substrate with an ion exchanged waveguide. The hybrid structure represents an attractive solution to fabricate an active amplifying waveguide on a passive substrate, but related interfacing devices should be developed to be compatible with the hybridization techniques. In this context, we study the realization of a pump/signal duplexer working on the 980 nm/1550 nm range using a segmented asymmetric Y junction. At first, after analyzing the working principles of the asymmetric junction, a detailed theoretical and experimental study of segmented waveguides is presented. Then, the segmented asymmetric Y junction is studied theoretically and experimentally, leading us to obtain a demultiplexer with (26 ± 1) dB of isolation at the l = 980 nm pump wavelength, with (2. 8±0. 1) dB of insertion losses. For the signal, isolation rises from (9. 7±0. 1) dB at ! = 1500 nm up to (15±0. 1) dB at l = 1600 nm while insertion losses are between (3. 1±0. 1) dB and (3. 5 ± 0. 1) dB in this spectral band. Perspectives of this work include an optimization of performances and the integration with an hybrid structure in order to fabricate a monolithically integrated optical amplifier.