Nanoémetteurs intégrés sur des guides d'ondes en verre par photopolymérisation

Integrated Nanoemitters on Glass-based Waveguides by Photopolymerization

• Auteur / Autrice : Xiaolun Xu
• Direction : Sylvain Blaize, Christophe Couteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 15/12/2020
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Organisme gouvernemental étranger : CSC (China Scholarship Council)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Delphine Marris-Moreni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Marris-Moreni, Stéphanie Buil, Ngoc Diep Lai, Renaud Bachelot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphanie Buil, Ngoc Diep Lai

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Photopolymérisation

Guides d'ondes optiques

Nanophotonique

Optique intégrée

Mots clés libres

Optique intégrée

Nanophotonique

Guides d'ondes optiques

Photopolymérisation

Photoluminescence

Integrated optics

Nanophotonics

Optical waveguides

Photopolymerization

Photoluminescence

Résumé

Les nano-émetteurs et les nanosources de lumière sont des éléments essentiels pour les dispositifs photoniques. L'une des principales exigences est la capacité d'intégrer des nano-émetteurs sur des emplacements de puces optiques spécifiques. De nombreuses approches ont été explorées pour la réalisation pratique de dispositifs photoniques évolutifs. Cependant, ces méthodes présentent certaines limites, comme des opérations compliquées, des coûts de fabrication élevés et de multiples étapes de fabrication. Cette thèse vise à explorer la faisabilité de l'intégration de nanoémetteurs basés sur des nanocomposites de polymères à points quantiques sur des substrats optiques à base de guides d'ondes en verre à échange d'ions par un processus de photopolymérisation. Nous avons fabriqué les crêtes de polymère à points quantiques de taille contrôlée sur les guides d'ondes en effectuant la photopolymérisation directe induite par le laser vert couplé au guide d'ondes avec une puissance laser et un temps d'exposition contrôlés. Nous avons réussi à fabriquer un nanocomposite de polymère à points quantiques uniques directement sur un guide d'ondes à échange d'ions grâce à la technique d'impression laser développée, basée sur la polymérisation à deux photons. L'émission couplée au guide d'ondes des points quantiques à l'intérieur du nanocomposite a été démontrée par les résultats de nos mesures de photoluminescence. Ce travail fournit une expérience expérimentale primaire pour nos travaux futurs.

Nanoemitters and nanosources of light are crucial elements for photonic devices. one of the key requirements is the ability to integrate nanoemitters onto specific optical chip locations. Many approaches have been explored for the practical realization of scalable photonic devices. However, these methods have some limitations such as complicated operations, high manufacturing costs, and multiple fabricating steps. This thesis aims to explore the feasibility of integrating nanoemitters based on quantum dots-polymer nanocomposites onto glass ion-exchanged waveguides-based optical substrates by photopolymerization process. We fabricated the size-controlled quantum dots-polymer ridges on top of waveguides by conducting the direct photopolymerization induced by the waveguide-coupled green laser with controlled laser power and exposure time. We succeeded in fabricating a single quantum dots-polymer nanocomposite directly on an ion-exchanged-waveguide by the developed laser printing technique based on two photon polymerization. The waveguide-coupled emission from the quantum dots inside the nanocomposite was demonstrated by our photoluminescence measurement results. This work provides primary experimental experience for our future work.