Thèse soutenue

Optique intégrée pour sources largement accordables moyen-infrarouge
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Auteur / Autrice : Clément Gilles
Direction : Alfredo de Rossi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique et photonique
Date : Soutenance le 19/01/2017
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Aimé Cotton (Orsay, Essonne)
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Entreprise : Thales Research and Technology (Palaiseau, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Isabelle Sagnes
Examinateurs / Examinatrices : Alfredo de Rossi, Isabelle Sagnes, Xavier Letartre, Carlo Sirtori, Gunther Roelkens, Mathieu Carras
Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Letartre, Carlo Sirtori

Mots clés

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Résumé

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Dans le moyen-infrarouge, les barrettes de lasers à cascade quantique sont d’un grand intérêt pour la réalisation de sources large bande intégrables dans les systèmes de spectroscopie laser. Une excellente finesse spectrale, la présence d’un seul mode spatial et une gamme d’accordabilité large sont ainsi rassemblées sur une seule puce, compacte et intrinsèquement stable. Afin de bénéficier de l’ensemble des longueurs d’onde sur une sortie unique, les défis majeurs résident dans l’association de technologies pour rassembler les différentes sorties en une seule via l’utilisation de circuits photoniques intégrés (CPI). Ce CPI peut être séparé en trois briques élémentaires : une filière de guidage passif, un combineur de longueurs d’onde et un coupleur actif/passif. Pour la mise-en-forme du faisceau, nous reportons la fabrication et la caractérisation de guides d’onde en InP/InGaAs/InP gravés profondément, avec des performances proches de l’état de l’art. Nous fabriquons et caractérisons des multiplexeurs basés sur des réseaux de diffraction intégrés, sur filière InP et SiGe. Un multiplexeur de 60-vers-1 voies couvrant la gamme de 7-8,5 µm est réalisé. Une méthode innovante mettant en œuvre des multiplexeurs inter-digités et fonctionnant sur trois ordres de diffraction est démontrée. Finalement, nous réalisons des barrettes de laser à cascade quantique sur InP et sur silicium. Un coupleur adiabatique est dimensionné, fabriqué et caractérisé pour associer efficacement les guides actifs et passifs. Des intégrations de types hétérogène et hybride sont envisagées, avec la première démonstration d’une source accordable utilisant une barrette de lasers et un multiplexeur InP.