Commutation optique dans un cristal photonique à base de silicium PDF Download
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![Commutation optique dans un cristal photonique à base de silicium [microforme] PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/lOR1tgAACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Martin Bourgeois
Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada
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Languages : fr
Pages : 140
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Author: Sylvain David (physicien et auteur d'une thèse en 2003).)
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Languages : fr
Pages : 168
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Les cristaux photoniques sont des structures artificielles dont la constante diélectrique est rendue périodique. La propriété essentielle de ces structures est l'ouverture de bandes interdites photoniques pour lesquelles la propagation de la lumière n'est pas autorisée. Une bande interdite complète s'obtient selon certaines conditions portant sur le contraste d'indice, les dimensions et les symétries des réseaux. Ce travail de thèse est essentiellement consacré à l'étude et la réalisation de cristaux photoniques bidimensionnels à base de silicium pour les longueurs d'onde 1,3 - 1,55 [mu]m. Les dispositifs à cristaux photoniques planaires sont confinés par une variation d'indice dans la troisième direction. Deux approches sont envisagées : le fort confinement pour les microcavités et le faible confinement pour l'optique guidée. Nous avons réalisé des microcavités planaires à cristaux photoniques sur substrat SOI (silicium sur isolant) intégrant des boîtes quantiques Ge/Si. Nous avons montré une forte exaltation de la luminescence dans la gamme 1,3 - 1,55[mu]m, caractérisée par un comportement surlinéaire de l'émission. Cette forte augmentation est à la fois le résultat de l'extraction de la lumière par le cristal photonique, mais également la signature d'une forte localisation spatiale des porteurs de charge dans la microcavité. Nous avons également travaillé sur la réalisation de guide d'onde à cristaux photoniques de faible confinement vertical pour le guidage planaire, en utilisant deux technologies : la gravure photo-électrochimique et la gravure plasma ICP (Inductively Coupled Plasma). Nous avons montré la possibilité de réaliser des structures à cristal photonique à travers des guides épais SiGe (2 [mu]m) enterrés dans le silicium. Nous avons également modélisé de nouveaux cristaux photoniques tels que les pavages d'Archimède ou les approximants de quasi-cristaux dans le but d'obtenir le comportement le plus isotrope possible.
Author: SEBASTIAN.. ROWSON
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Languages : fr
Pages : 162
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UN MATERIAU A BANDE INTERDITE PHOTONIQUE OU CRISTAL PHOTONIQUE EST UNE STRUCTURE OU LA PERIODICITE SPATIALE DE LA CONSTANTE DIELECTRIQUE ENGENDRE DES PLAGES DE FREQUENCES PERMISES OU INTERDITES POUR LA PROPAGATION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES. TOUS LES DOMAINES DE LONGUEUR D'ONDE SONT CONCERNES, DU VISIBLE JUSQU'AUX ONDES CENTIMETRIQUES, AVEC UN EVENTAIL D'APPLICATIONS POTENTIELLES TOUT AUSSI VARIE. AU COURS DE CETTE THESE, DIFFERENTES TECHNIQUES D'ELABORATION SUR SILICIUM ONT ETE MISES AU POINT QUI PERMETTENT DESORMAIS DE REALISER DES STRUCTURES PERIODIQUES A DEUX OU TROIS DIMENSIONS AVEC UNE GRANDE SOUPLESSE QUANT A LA TAILLE ET A LA PERIODICITE DES MOTIFS. LES RESULTATS PRESENTES, NUMERIQUES ET EXPERIMENTAUX, COUVRENT AINSI PRES DE TROIS DECADES EN LONGUEUR D'ONDE EN ALLANT DU PROCHE INFRAROUGE AUX ONDES MILLIMETRIQUES. LES CRISTAUX BIDIMENSIONNELS SONT OBTENUS PAR PHOTO-ELECTROCHIMIE DU SILICIUM. CETTE TECHNIQUE DU SILICIUM MACROPOREUX DONNE DES GRAVURES PROFONDES AVEC DES FACTEURS D'ASPECTS SUPERIEURS A LA CENTAINE ET PEUT ETRE APPLIQUEE DEPUIS LE MOYEN INFRAROUGE JUSQU'AU PROCHE INFRAROUGE. CETTE TECHNIQUE A PERMIS DE DEMONTRER UNE BANDE INTERDITE PHOTONIQUE COMPLETE AUX LONGUEURS D'ONDE DES TELECOMMUNICATIONS (1,5 MICRONS). AU COURS DE CE TRAVAIL, DES CRITERES DE CHOIX POUR LES APPLICATIONS FUTURES DES CRISTAUX PHOTONIQUES BIDIMENSIONNELS ONT ETE APPORTES, NOTAMMENT PAR LA COMPARAISON DES DEUX RESEAUX, TRIANGULAIRE ET HEXAGONAL. CES CRITERES DE CHOIX SONT GENERAUX ET NE SE LIMITENT PAS AU SILICIUM MACROPOREUX. UNE TECHNIQUE DE FABRICATION PAR USINAGE MECANIQUE EST DEMONTREE POUR OBTENIR DES CRISTAUX TRIDIMENSIONNELS POUR LES ONDES MILLIMETRIQUE. CETTE TECHNIQUE A PERMIS D'ETUDIER L'INFLUENCE DES DEFAUTS INTERSTITIELS VOLONTAIREMENT INTRODUITS DANS LES STRUCTURES ET DE DEMONTRER LA POSSIBILITE DE CONTROLER DE L'EXTERIEUR LES NIVEAUX DE TRANSMISSION DE MODES DE DEFAUT.
Author: Michele Belotti
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Languages : fr
Pages : 288
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Ce travail de thèse avait pour but de réaliser et d'étudier des cristaux photoniques deux dimensionnels à base de couches minces. Celles-ci sont élaborées dans une configuration de silicium sur isolant (SOI), par des méthodes de nanofabrication conventionnelles et non conventionnelles. J'ai effectué en particulier une recherche systématique sur la dispersion des modes associés aux défauts dans les systèmes unidimensionnels (1D) et bidimensionnels (2D) en configuration de guide d'onde planaire. Ce manuscrit est divisé en trois parties. Dans la première partie, les propriétés optiques des cristaux photoniques ont été présentées, en considérant la théorie de dispersion du champ électromagnétique. L'accent a été mis sur la dispersion des modes des défauts dans les systèmes 1D et 2D. Dans la deuxième partie, les procédés de fabrication des échantillons ont été détaillés. L'étude s'appuis sur les méthodes de nanofabrication couramment utilisés dans les laboratoires de recherche, c'est à dire la lithographie électronique et la gravure ionique réactive des couches SOI. En particulier, nous présentons une nouvelle technique de nanofabrication dite non conventionnelle. Il s'agit de la lithographie par nano-impression assistée par irradiation UV, qui est basée sur le principe de moulage et de photo-polymérisation à température ambiante et à basse pression. Cette méthode nous a permis de reproduire des motifs de cristaux photoniques sur une grande surface à un très faible coût. Sont également décrites les techniques de transfert pour la réalisation des membranes de silicium nano-structurées. Dans la troisième et la dernière partie sont illustrées les techniques de caractérisation optique ansi que les résultats obtenus. Nous présentons les résultats des mesures optiques sur les systèmes 1D et 2D, avec et sans défauts, en configuration de guide d'onde planaire asymétrique de hauts contrastes d'index de réfraction. En suite, sont discutés les résultats des cristaux photoniques 2D en membrane du silicium avec défauts linéaires de largeur variable. L'ensemble des résultas expérimentaux ont été confirmés par des calculs numériques, qui montrant un très bon accord pour l'ensemble des systèmes étudiés.
Author: Charles Caër
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Languages : fr
Pages : 0
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Les travaux de cette thèse apportent une contribution théorique et expérimentale aux études portant sur les cristaux photoniques planaires à fente pour l'exaltation locale du champ électromagnétique. Nous avons étudié la propagation de lumière lente dans des cristaux photoniques à fente en réalisant une ingénierie de dispersion et le confinement de la lumière dans des micro-cavités à fente structurée. Nous avons pour cela effectué des calculs 3D pour optimiser les propriétés de dispersion des cristaux photoniques en structurant la fente elle-même. Cette optimisation a permis d'observer un renforcement de la localisation du champ électromagnétique dans la fente en vue d'un remplissage par des matériaux fortement non linéaires. Nous avons développé un procédé de fabrication pour les cristaux photoniques dans des structures en silicium sur isolant basé sur la lithographie électronique et la gravure plasma. Le régime de lumière lente a été caractérisé expérimentalement et nous a permis de valider la méthode d'optimisation choisie. Des facteurs de ralentissement supérieurs à 10 ont été mesurés dans des dispositifs allant jusqu'à 1 mm de long. Des micro-cavités à fente avec des facteurs de qualité supérieurs à 20000 sur substrat SOI ont été réalisées. Nous avons effectué des mesures d'optique non linéaire dans des guides à cristaux photoniques à fente et avons montré que les effets non linéaires du silicium sont réduits malgré l'exaltation du champ électromagnétique comparés à ceux présents dans des guides à cristaux photoniques standards. Nous avons enfin étudié les pertes le désordre dans ce type de structure par mesures de réflectométrie optique à faible cohérence.
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 17
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Author: Pascal Filloux
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Languages : fr
Pages : 156
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Un cristal photonique est une structure composite dont l'arrangement des matériaux est périodique a l'échelle de la longueur d'onde. La périodicité permet l'apparition de bandes photoniques interdites : domaines de fréquences pour lesquels la lumière ne peut pas se propager dans la structure, quelles que soient sa polarisation et sa direction de propagation. Deux types de dispositifs mettant en ceuvre des cristaux photoniques à deux dimensions ont été étudiés, pour les longueurs d'onde des télécommunications optiques entre 1,3 et l,55mM. Leur modélisation utilise la méthode mathematique rigoureuse des ondes couplées (RCWA). Le premier composant, pour l'optique guidée, utilise un substrat de silicium sur isolant (SOI). Le cristal photonique à deux dimensions est gravé dans le film de silicium : des réseaux de diffraction permettent le couplage et le découplage de la lumière dans le guide. Plusieurs types de substrats ont été considérés pour lesquels nous avons étudié la propagation des ondes guidées puis avons dîmensionné les coupleurs et le enstal photonique. Pour modéliser ces cristaux, en optique intégrée, nous avons utilisé un calcul approché basé sur la méthode RCWA qui permet de déterminer avec une bonne approximation leurs propriétés optiques. Un deuxième composant a été étudié et réalisé pour l'optique diffractive. Il est obtenu en gravant un réseau de traits dans une ou plusieurs des couches d'un empilement périodique. Lorsque toutes les couches sont gravees, ces structures, possédant deux directions de périodicité et constituées de trois matériaux différents, constituent des cristaux photoniques 2D non conventionnels. Nous avons montré la possibilité de réaliser, avec ces structures, des miroirs, des filtres, polarisants ou non, dispersifs ou non. Nous avons montré la faisabilité des structures multicouches (silicium / nitrure de silicium) gravées sur membrane en utilisant la gravure par faisceau d'ions focalisé.
Author: David Amans
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Languages : fr
Pages : 480
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L'étude intitulée "microsources photoniques à base de nanocristaux de silicium" porte sur l'utilisation du silicium comme matériau actif dans une source de lumière. On cherche donc à déterminer si le silicium, omniprésent dans l'industrie de l'électronique, peut également être utilisé dans l'optoélectronique. Notre but est alors de réaliser une source utilisant comme matériau émetteur des nanocristaux de silicium. Ce sont des grains de silicium monocristallins, sphériques et d'un diamètre compris entre 3 nm et 7.5 nm. Leur émission dans le visible est interprétée dans le cadre du confinement quantique. Les nanocristaux sont placés dans une cavité résonante formée par deux miroirs de Bragg. Les miroirs de Bragg sont composés de matériaux diélectriques: SiO2 et TiO2. La cavité plane ainsi constituée est le dispositif le plus couramment utilisé pour la réalisation de laser. Ce travail comporte quatre parties distinctes. La première partie concerne l'étude des propriétés intrinsèques des nanocristaux de silicium en couche mince: indices optiques et propriétés de photoluminescence. Dans une seconde partie, nous avons étudié les miroirs de Bragg et les cavités planes afin d'optimiser nos sources pour l'émission verticale. La troisième partie décrit la réalisation et la caractérisation en photoluminescence des sources. On a notamment observé la modification de l'émission spontanée induite par la cavité, à partir de mesures de temps de vie de photoluminescence. La réalisation et la caractérisation des cavités planes présentant une direction de confinement étant concluante, nous avons étudié les structures autorisants le confinement de la lumière selon 2 directions puis 3 directions. Dans la quatrième partie, nous exposons donc l'étude préliminaire traitant du confinement de la lumière au sein d'un dépôt de nanocristaux arrangé en cristal photonique 2D. Nous avons réalisé des dépôts structurés et nous avons calculé la structure de bande photonique correspondant à la morphologie idéal du cristal photonique 2D.
Author: Marc Zelsmann
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Languages : fr
Pages : 133
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Book Description
Les cristaux photoniques sont des structures diélectriques périodiques. Ils permettent de contrôler la lumière en interdisant, par exemple, la propagation des photons dans certaines directions et pour certaines fréquences contenues dans ce que l'on appelle le gap photonique. De part leur compatibilité avec la filière silicium et leur relative simplicité de fabrication, les cristaux photoniques bidimensionnels réalisés sur substrats silicium-sur-isolant (SOI) sont particulièrement attractifs pour la fabrication de circuits intégrés photoniques et ils pourraient constituer la base des futures interconnexions optiques en microélectronique. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressé à la conception, la fabrication et la caractérisation de guides d'onde, de filtres, de cavités planaires et d'extracteurs de lumière. Une efficacité d'extraction de plus de 45 % à été mesurée sur une face et dans un angle solide réduit pour un extracteur de lumière sur substrat SOI.
