lundi 20 Septembre 2010
« Étude d’une structure à cristal photonique gravée dans un guide Ti:LiNbO3 dopé erbium pour l’émission de la lumière à 1550 nm« .
lundi 20 Septembre 2010 à TELECOM SudParis, Evry à 10h:30, en salle A02.
jury :
– Mme. Maria-Pilar Bernal, Chargée de recherche CNRS (HDR) à FEMTO-ST
Rapporteur
– M. Elhadj DOGHECHE, Professeur à l’Université de Valencienne
et chercheur à l’IEMN Rapporteur
– M. George ALQUIE, Professeur à l’Université Paris 6
Examinateur
– M. Razvigor OSSIKOVSKI, Maître de Conférences (HDR) à l’Ecole
Polytechnique, LPICM Examinateur
– M. Elias RACHID, Maître de Conférences à l’Université Saint
Joseph ESIB, Liban Examinateur
– M. Qin ZOU, Maître de Conférences (HDR) à TELECOM
SudParis Co-directeur de thèse
– M. Badr-Eddine BENKELFAT, Professeur à TELECOM SudParis
Co-directeur de thèse
Résumé:
La réalisation d’un laser en optique intégrée sur niobate de lithium dopé erbium passe par la création d’une cavité Fabry-Pérot. Cette cavité peut être obtenue de manière classique en déposant des miroirs diélectriques multicouches aux extrémités du guide d’onde. Des problèmes de fiabilité de fabrications de ces miroirs peuvent être contournés en utilisant des réseaux de Bragg gravés à la surface du guide d’onde. Une autre approche, c’est un laser DFB bien connu, dans ce cas le coeur du guide à contraste d’indice, est structuré périodiquement par des réseaux de Bragg aussi gravés à la surface.
Cette thèse présente une nouvelle configuration d?un cristal photonique (CP) 2D de forme originale LOM (pour Laterally
Over-Modulated) pour remplacer les réseaux de Bragg gravés à la surface de guide d?onde de titane diffusé sur un substrat de niobate de lithium dopé erbium.
Ce travail de thèse s’inscrit dans ce mouvement. Son but est la conception, la fabrication et la caractérisation de LOM, destinées à réaliser un laser émettant à ? = 1,55?m répondant aux exigences de l’intégration photonique. La structure LOM proposée vise en même temps :
– Le renforcement de l?émission spontanée par effet Purcell dans un
milieu amplificateur où le couplage, de la sur-modulation de l’indice optique CP1D (effet Bragg) et CP2D (BIP), replie les relations de dispersion et crée de fait des régions de faible vitesse de groupe.
– Le remplacement de la configuration Fabry-Pérot nécessitant un dépôt
de couche diélectrique par une structure DFB réalisable en une seule étape de fabrication, d?où le choix de la technologie FIB « Focused Ion Beam ».
L’optimisation de LOM occupe une partie du travail. Des simulations numériques ont été menées en deux dimensions par un logiciel «RSoft», utilisant les techniques des ondes planes et FDTD, pour obtenir un meilleur rendement de transmission possible autour de 1.55?m.
En accord avec les simulations, nous présentons la réalisation et la caractérisation de LOM dans un guide d?onde Er:Ti:LiNbO3 de coupe X propagation Z pompé à 980nm par une diode laser continue. Un gain d’amplification de 9 dB a été obtenu pour un LOM de 780 trous d’air de diamètre 290nm et de période 540nm constituant une surface de (22µm X 9µm). L’étape suivante consiste à améliorer le LOM pour arriver à créer un laser intégré.
Abstract:
Achieving a laser optics integrated erbium doped lithium niobate is through the creation of a Fabry-Perot cavity. This cavity can be obtained in classical way applicant multilayer dielectric mirrors at the ends of the wave guide. These mirrors manufacturing reliability problems can be bypassed using networks of Bragg engraved on the surface of the wave guide. Another approach, it is a well-known DFB laser in this case the heart Guide These mirrors manufacturing reliability problems can be bypassed using networks of Bragg engraved on the surface of the wave guide. Another approach, it is a well-known DFB laser in this case the heart Guide Index-contrast, is structured by Bragg networks also burned area periodically. This thesis presents a new configuration of a Photonics cristal (CP) 2D LOM (for Laterally
Over-Modulated) original form to replace burned guide wave broadcast on a substrate of erbium doped lithium niobate titanium surface Bragg networks. This thesis work is part of this movement. Its goal is the design, manufacture, and characterization of LOM, intended to achieve a laser emitting ? = 1, meets the requirements of Photonics integration 55?m. The LOMintended to achieve a laser emitting ? = 1, meets the requirements of Photonics integration 55?m. The LOM proposed structure aims at the same time: strengthening of spontaneous effect Purcell amplifier environment where coupling, the sur-modulation CP1D (Bragg effect) and CP2D (BIP), optical index fallback dispersion relations and creates de facto to regions of low speed Group issued.
Replacing the Fabry-Pérot requiring a deposit by a workable DFB structure one-step production, dielectric layer configuration where
the choice of technology FIB « Focused Ion Beam ». Optimization of
LOM occupies part of the work. Numerical simulations were conducted in two dimensions by software « RSoft », using the techniques of Planar waves and FDTD, for bestperformance possible transmission around 1.55?m. Agree with simulations, we present the achievement and characterisation of LOM in an ER: Ti: LiNbO3 cutting propagation Z X wave guide to 980nm pumped by a laser diode continues. Gain 9 dB amplification was obtained for LOM 780 hole diameter 290nm and period air 540nm constituting a surface (22µm X 9µm). The next step is to improve the LOM to create an integrated laser.