Etude de microrésonateurs optiques par modes de galerie couplés à des fibres polies sur le côté

• Auteur / Autrice : Michae͏̈l Petitjean
• Direction : Jacques Marcou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Télécommunications
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Échange d'ions

Guides d'ondes optiques

Faisceaux électroniques

Fibres optiques

Optique intégrée

Résumé

Le travail expose dans ce memoire porte sur l'etude d'un filtre optique a bande passante tres etroite, pouvant servir pour le demultiplexage en longueur d'onde (wdm) compose d'une microsphere couplee a deux fibres polies sur le cote. Les microspheres sont des cavites resonantes, dont le diametre est de l'ordre de la centaine de microns, transportant des modes de galerie. Ces modes se propagent a l'interieur de concavites par reflexions totales successives avec peu de pertes. Leurs resonances sont des pics tres etroits dont les coefficients de qualite sont de l'ordre de 10 9. Toutefois, de tres nombreux modes de galerie se propagent dans ces cavites. Les indices effectifs de ces modes de galerie sont tres proches. Leur excitation selective est donc delicate. La solution que nous proposons ici est de realiser des guides optiques monomodes a la peripherie des microspheres. Le mode qui se propage dans la couche guidante sera separe des autres modes de galerie. L'etude theorique des structures composees d'une microsphere autour de laquelle se situe un guide est realisee en decoupant la cavite en tranches cylindriques paralleles. Chaque tranche est assimilee a un guide a gradient d'indice. Au cours de cette etude, nous avons elabore differentes methodes de conception de guides autour de microspheres. Nous avons realise des guides par echange ionique a la peripherie de microspheres de verre sodocalcique, ainsi que des guides par bombardement electronique de la surface de microspheres de silice. Nous avons enfin etudie la possibilite de realiser des guides par depot de couche de solgel sur des microspheres de silice. Les accroissements de l'ecart entre les indices effectifs des modes de galerie d'ordre radial 0 et 1 sont de 2,7. 10 3 pour l'echange ionique et de 1,5. 10 3 pour le bombardement electronique de la silice. Le filtre etudie comprend aussi des demi-coupleurs a fibre que nous avons fabrique et caracterise a l'aide de la methode des liquides d'indice. Cette methode consiste a deposer un liquide sur la partie polie du coupleur et de faire varier son indice pour changer la proportion d'energie dispersee dans le liquide. Nous avons ainsi pu mesurer des epaisseurs de gaine polies a 1 m du cur de la fibre avec une precision de 0,1 m. Nous avons aussi realise un montage permettant de visualiser le spectre de resonance de microspheres de silice. Nous avons pu mesurer des coefficients de qualite de 44000 pour une microsphere de silice de 250 m de diametre.