Photonique silicium hybride à base de matériaux magnéto-optiques

Hybrid Silicon photonics based on magneto-optical materials

• Auteur / Autrice : Kimhong Chao
• Direction : Beatrice Dagens, Laurent Vivien
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique, Photonique et Micro-Nanotechnologies
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Photonique
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Plasmonique

Photonique

Non-réciprocité

Magnéto-optique

Magneto-optics

Plasmonics

Non-reciprocity

Photonics

Résumé

Les structures guidantes à transmission non-réciproque ont pour but de réaliser la fonction d'isolation optique pour des circuits photoniques. Elles utilisent des matériaux magnéto-optiques ferromagnétiques ou à base d'oxydes magnétiques afin d'induire l'effet Kerr magnéto-optique transverse (TMOKE) qui apparaît à l'interface entre un matériau magnéto-optique et un milieu quelconque. Une structure de composant particulièrement prometteuse a été proposée (brevet) et démontrée numériquement dans l'équipe Cimphonie en 2020, et reste à approfondir [1] : le principe, appelé effet magnéto-biplasmonique, explore l'effet TMOKE exalté à la fois par un système de modes couplés et par leur interaction avec des plasmons de surface. Le sujet de la thèse concerne la conception de structures non-réciproques interfacées avec un guide silicium, la fabrication des structures, la finalisation d'un banc de caractérisation déjà existant, puis la mesure expérimentale des composants réalisés.

Non-reciprocal guiding structures aims at realizing optical isolator function for photonic integrated circuits. They are based on ferromagnetic or garnet oxide materials in order to generate Tranverse Magneto-Optical Kerr Effect (TMOKE) at the interface between the MO material and the adjacent material. A particularly promising device structure has been proposed (patent) and numerically demonstrated in Cimphonie Team in 2020, and must be deepen [1]: the principle, called magneto-biplasmonic, explores the TMOKE enhanced by both the coupled mode system and their interaction with surface plasmon polaritons. The PhD topic includes the design of non-réciprocal structures integrated with a silicon waveguide, the device fabrication, the finalization of an existing testbed, then the characterization of fabricated devices. [1] Sevag Abadian, Giovanni Magno, Vy Yam, and Beatrice Dagens, “Broad-band plasmonic isolator compatible with low-gyrotropy magneto-optical material,” Opt. Express 29(3), 4091-4104 (2021). https://doi.org/10.1364/OE.415969