Étude et réalisation d’un spectromètre compact en optique intégrée sur verre

Study et realization of a compact spectrometer in glass integrated optics

• Auteur / Autrice : Guillaume Custillon
• Direction : Pierre Benech, Alain Morand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de radiofréquences, optique et micro-nanoélectronique des Alpes (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Xavier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yann Boucher, Jumana Boussey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédérique de Fornel, Régis Orobtchouk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception et construction

Spectromètres

Fourier, Spectroscopie par transformée de

Optique intégrée

Mots clés libres

Spectrométrie de Fourier

Spectromètre compact

Modélisation électromagnétique

Couches parfaitement absorbantes

Optique intégrée sur verre

Ondes stationnaires

Diffusion de nanoplot

Fourier spectrometry

Compact spectrometer

Electromagnetic modelisation

Perfectly matched layers

Glass integrated optics

Standing waves

Scattering

Résumé

Les spectromètres intégrés, plus pratiques à utiliser que des spectromètres de volume, se sont développés ces dernières années, toutefois la miniaturisation de ces appareils se fait au détriment de la résolution et de la largeur spectrale accessible. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressées au développement d'un spectromètre de Fourier intégré, appelé SWIFTS, qui permet d'atteindre une très forte résolution, comparable aux spectromètres de volume. Un outil de simulation numérique a été développé et utilisé pour démontrer le fonctionnement de ce spectromètre ainsi que pour effectuer son dimensionnement. Ce modèle est basé sur une méthode de décomposition en séries de Fourier, qui est associée à un algorithme matriciel. Des composants réalisés en optique intégrée sur verre ont été fabriqués et caractérisés, conduisant à une résolution de 1 nm pour une longueur d'onde de 850 nm. Ces résultats encourageants permettent d'envisager la suite du développement de SWIFTS pour en faire un appareil intégré à haute performance

Integrated spectrometers, easier to use than volume spectrometers, were developed last years, however the miniaturization of these devices to the detriment of resolution and available bandwidth. In this thesis, the development of an integrated Fourier spectrometer, called SWIFTS, is investigated. It allows a high resolution which is comparable to volume spectrometers. A simulation tool was developed and used to demonstrate the functioning of this spectrometer as well as to make its design. This model is based on a modal Fourier decomposition and is associated with a matrix algorithm. Some components realized in glass integrated optics were designed and characterised, leading to a resolution of 1 nm for a wavelength of 850 nm. These encouraging results allow to envisage the development of SWIFTS to make a high performance integrated device