Conception et études optiques de composants micro-photoniques sur matériaux III-V à base de structures à bandes interdites de photons

Abstract

Ce travail de thèse porte principalement sur l\u27étude de nouveaux guides optiques, réalisés à partir de structures dont l\u27indice est fortement modulé et sur des dimensions de l\u27ordre de la longueur d\u27onde : les cristaux photoniques. Ces micro-guides peuvent notamment permettre de contrôler latéralement la propagation de la lumière dans un guide plan semi-conducteur classique sur des échelles de l\u27ordre de la longueur d\u27onde, à la différence des technologies actuelles qui ne réalisent cette fonction qu\u27à l\u27échelle du millimètre. Ces micro-guides représentent de ce point de vue une porte d\u27entrée vers une intégration des composants optiques similaire à celle qu\u27ont subit les composants électroniques depuis 50ans. Une première partie de ce travail repose sur la modélisation de ces structures à partir d\u27une méthode de résolution des équations de Maxwell aux différences finies dans le domaine temporel, notamment pour le calcul des courbes de dispersion. Une seconde partie de ce travail a consisté à la réalisation d\u27un banc de caractérisation de ces micro-composants aux longueurs d\u27ondes des télécommunications optiques. Ce banc permet un couplage efficace de lumière via la génération d\u27une luminescence au sein du composant. Des réseaux de découplage ont également été introduits sur les structures d\u27études pour pouvoir collecter la lumière transmise le long de ces guides. Ce banc a mis clairement en évidence ce nouveau type de guidage et des mesures spectrales ont permis une meilleure compréhension des processus de guidage particuliers à ces composants. Une troisième partie de ce travail repose sur une étude expérimentale et numérique des pertes de propagation de ces guides, qui restent élevées pour des applications pratiques. La dernière partie de ce travail consiste en l\u27association de ces guides avec des micro-cavités résonnantes, dans l\u27objectif de réaliser des fonctions compactes de filtrage en fréquences