Optimisation d’un guide d’onde de silicium sur saphir pour l’observation de la bistabilité optique (original) (raw)
Related papers
Guides d'onde optiques plans à base de silicium poreux dopés aux ions Er3+
2010
Des etudes par microanalyse X et par Photoluminescence (PL) dans l’IR ont ete effectuees sur des guides d’onde plans a base de silicium poreux dopes Erbium en fonction des conditions de dopage (cathodisation electrochimique et traitements thermiques). En faisant varier la densite de courant et la duree de cathodisation, nous avons montre que le dopage est homogene dans toute la profondeur de la couche de guidage pour une densite de courant egale a 0.1 mA/cm2 pendant 10 minutes. Ensuite, l’intensite integree de PL autour de 1.55 µm a ete etudiee en fonction de la duree d’oxydation a 900 °C d’une part et en fonction de la temperature de diffusion et d’activation pendant 60 minutes d’autre part.
Sciences & Technologie, 2002
Cette etude concerne la modelisation du fonctionnement non lineaire du composant photodiode en regime dynamique, le but etant la realisation de commutateurs optoelectroniques a seuil rapide. La structure de base de ces composants consiste en un guide d’onde silicium sur isolant de type SIMOX, avec coupleur a reseau de diffraction.Les non linearites optiques dans le silicium sont liees a la variation de l'indice de refraction, et sont exploitees pour obtenir des commutations rapides sur le photocourant lie a la propagation du mode fondamental dans le guide. Les performances de la photodiode sont fortement dependantes de son temps de montee et de sa sensibilite. On veillera a optimiser ces deux derniers. Le modele de fonctionnement non lineaire de la photodiode, etabli en regime dynamique, est base sur les variations de l’indice de refraction, occasionnees a la fois par la creation de porteurs libres et par les effets thermiques dus a la recombinaison des porteurs et a l'effet...
Commutations optiques ultra-rapides dans un film non-linéaire de silicium sur saphir
1987
2014 Un dispositif original de commutation entièrement optique, utilisant l'excitation de modes guidés dans un film de silicium sur saphir est présenté. Cette structure a permis l'observation de commutations rapides (quelques centaines de picosecondes). Une analyse théorique est exposée qui permet d'expliquer les observations expérimentales et de définir les conditions d'utilisation permettant d'obtenir la bistabilité. Abstract. 2014 An intrinsic optical switching device, using the excitation of guided modes in a silicon on sapphire film is presented. This structure allows the observation of fast switching (a few hundred picoseconds). A theoretical analysis is presented which explains the experimental observations and allows to predict in which conditions bistability can be observed.
Ingénierie de mode en optique intégrée sur silicium sur isolant
1 Spectroscopie en mode guidé en lumière blanche _______________________________ 66 2 Transmission des miroirs périodiques ________________________________________ 69 2.1 Transmission des cavités à miroirs périodiques _____________________________________ 69 tel-00292092, version 1 -30 Jun 2008 Group-velocity impedance mismatch problem (problème de la désadaptation d'impédance en fonction de la vitesse de groupe) __________________________________ 133 2.1 Injection efficiency (éfficacité d'injection) ________________________________________ 133 2.2 Approximate closed-form expression for the injection efficiency (expression approchée pour l'efficacité d'injection) ______________________________________________________________ 136 3 Slow-mode injectors (injecteur dans des modes lents) __________________________ 137 3.1 Perfect injection in 1D thin-film stacks (injection parfaite dans un cas 1D d'un empilement de couches minces)____________________________________________________________________ 139 3.2 Broadband injection in 2D periodic waveguides ( injexction large bande dans un guide planaire 2D) 142 4 Conclusion______________________________________________________________ 145 buter contre des limites physiques. En effet, à mesure que la taille des transistors diminue et que leur vitesse de commutation augmente, plusieurs problèmes se posent : les courants de fuites, donc la consommation d'énergie augmentent avec la réduction des dimensions et l'augmentation des fréquences. De plus, lorsque la taille des composants diminue des effets quantiques apparaissent qui perturbent le fonctionnement normal des transistors. Enfin, les temps de propagation d'un bout à l'autre d'un microprocesseur deviennent du même ordre que la période d'horloge, inférieure à la nanoseconde. L'ITRS (International Trend Roadmap in Semiconductors) qui définit les technologies à développer pour pouvoir suivre cette loi de Moore prévoit donc d'inclure des composants tel-00292092, version 1 -30 Jun 2008 Dans le second chapitre nous détaillerons le procédé de fabrication des cavités linéiques. Nous avons qualifié la qualité de nos structures en mesurant les pertes de guides d'onde, nos résultats sont comparables à l'état de l'art. Dans le troisième chapitre, nous nous intéresserons à la réponse spectrale en champ lointain des micro-cavités à grands facteurs de qualité en mesurant leurs transmissions et leurs pertes. Nous avons mesuré des facteurs de qualité Q élevés pour des volumes de confinement V très faibles : les rapports Q/V obtenus sont à ce jour des valeurs records. Dans un quatrième chapitre nous présenterons l'étude de ces micro-cavités effectuée à l'aide d'un microscope optique en champ proche. Ces mesures nous ont permis de mettre en évidence que la sonde de champ proche perturbait la résonance des micro-cavités sans détériorer le facteur de qualité. Nous détaillerons la modélisation de cette interaction sondecavité et nous nous intéresserons aux applications possibles de cette interaction. Enfin, dans la cinquième et dernière partie, nous nous intéresserons à un autre type de mode : les modes lents qui permettent aussi de renforcer l'interaction lumière-matière. La problématique est d'injecter de la lumière dans ces modes. Des travaux théoriques, que nous présenterons sous la forme d'un article, nous ont permis de proposer le principe d'un injecteur dans un mode lent. Cet injecteur sera étudié dans le cas idéal à une dimension et le cas à deux dimensions. L'ensemble des travaux présentés a été réalisé en collaboration étroite entre le laboratoire Silicium Nanoélectronique Photonique et Structures (SiNaPS) du DRFMC/SP2M microsphères (CAI00), micro-tores (ARM03) et micro-anneaux (MIC07). Dans le second cas le confinement est obtenu par réflexion sur un miroir périodique ou miroir de « Bragg ». Ce genre de miroir se retrouve dans les lasers à émission verticale (Vertical Cavity Surface Emitting Laser ou VCSEL) (BOU07), ce sont des cristaux photoniques à une dimension. On peut aussi imaginer des cavités à cristaux photoniques de dimension supérieure (NOD07, TAN07a). Ces cavités utilisant la réflexion par une structure périodique sont assimilables à des cavités Fabry-Perot, modèle que nous développerons par la 1 tel-00292092, version 1 -30 Jun 2008 De nombreux travaux ont déjà montré l'intérêt de maximiser Q/V m . Ainsi, les microcavités permettent d'obtenir des lasers à très bas seuil (YOK96). De nombreux effets non linéaires (Kerr (KOO07), bistabilité (GIA06, GIB85), amplification Raman (HAI05, HAI06) obtenus lorsque la puissance optique est très grande, ont déjà pu être observés à des puissances de plusieurs ordres de grandeur plus faibles qu'avec des matériaux massifs. On remarque que pour φ=2πnl/λ=pπ, où p est un entier, la transmission est unitaire, il y a résonance. Cette condition est vérifiée lorsque la distance entre les 2 miroirs est un multiple de la longueur d'onde, c'est-à-dire que A et B interfèrent constructivement. Ces pics de résonance suivent une loi d'Airy et sont distants de l'intervalle spectral libre ou FSR (Free Spectral Range) qui se détermine entre deux fréquences de résonance ν p par ∆ν=ν p+1ν p =c/2n 2 l=δλ/λ δλ/λ δλ/λ δλ/λ². On définit la finesse F=FSR/∆λ /∆λ /∆λ /∆λ.
2011
L'objectif de ce travail consiste à améliorer la transmission optique (TO) d'un verre de pare-brise soumis à un sablage. Pour cela, nous avons tenté une voie préventive et deux voies correctives : • Au début, nous avons appliqué un recuit, une trempe thermique et une trempe chimique par échange ionique), avant de procéder aux opérations de sablage. L'influence de ces traitements sur le taux d'érosion E, montre que la trempe thermique donne la meilleure résistance à l'érosion. • Par la suite, nous avons déposé sur la surface érodée, des couches minces de matière transparente (résines, colles, polymères). Les résultats montrent que le PVB et le PES présentent la meilleure transparence. La TO du verre passe de 91,6% (état initial) à 27% (état sablé). Après revêtement par PVB et PES, TO s'améliore nettement et atteint respectivement 87% et 81%. • Enfin, nous avons tenté de réduire la rugosité de surface. Pour cela, les échantillons sablés sont soumis à une attaque chimique par une solution d'acide fluorhydrique à 3% pour différentes durées. Les résultats obtenus montrent qu'après 8H d'attaque, TO augmente jusqu'à 47%, mais reste insuffisante.
2017
This presentation is split into two main parts. In the first, we estimate photo-physical constants of titanium doped sapphire from a simple analytical model using a Huang-Rhys theory for the determination of the spectral profile of simple bands and from a realistic hypothesis of superposition of the latter. We define a formula for the total refractive index of Ti:sapphire as a function of dopant concentration. In a second part, we evaluate, according to the verification of a concept, the laser capability without population inversion for a doped crystal with low symmetry. We support our demonstration by establishing a generalized laser threshold condition. This concept would be a technological breakthrough in the field of large doped crystals and has not yet been investigated by the community.Cet exposé est scindé en deux grandes parties. Dans la première, nous estimons des constantes photo-physiques du saphir dopé au titane à partir d'un modèle analytique simple exploitant une t...
Réalisation et étude de structures à modulation d'indice optique en silicium poreux
1999
Ce travail concernait l'etude des modulations verticales et laterales de l'indice optique dans le silicium poreux.Dans le but de realiser des structures optiques performantes, nous nous sommes interesses aux pertes dues a la rugosite des interfaces presentes dans les echantillons de silicium poreux de type p. Une etude sur l'influence de la temperature de formation du silicium poreux a ete menee dans le but de reduire ces pertes. Pour la temperature de formation de -35°C pour les courants les plus critiques, nous avons obtenu une remarquable diminution de la rugosite, qui peut aller jusqu'a un facteur 6.Cette diminution de la rugosite nous a permis de realiser des miroirs de Bragg et microcavites de tres bonne qualite optique avec des coefficients de reflectivite de 99.5% et des largeurs de mode de la cavite de 5 nm. La determination des grands coefficients de reflectivite est realise grâce a des mesures tres precises de spectroscopie « ring down » avec une precision...
Caractérisation optique du silicium poreux
2007
Le silicium poreux (SiP) a tire! l'attention des chercheurs depuis la decouverte de ces proprietes optiques principalement, la photoluminescence (PL) et l'electroluminescence (EL) sur lesquelles nous avons axe notre recherche. Nous avons utilise deux echantillons differents du SiP pour lesquels nous avons obtenu les spectres de la PL, ainsi, un troisieme echantillon, qui sera utilise dans la suite de nos mesures, pour le comportement temporel de celle-ci dont nous avons trace la duree de vie pour quatre longueurs d'onde. Aussi une deuxieme mesure pour la PL est celle de / influence de temperature. LEL est une autre propriete interessante pour le SiP et qui presente des caracteristiques similaires a celles de la PL, nous allons voir continent une oxydation complete peut causer une rupture du contact electrique et donc entrainant la disparition de l'EL et comment surmonter a ce probleme par une simple polarisation cathodique.
La résistivité d'une diode au silicium utilisée comme détecteur de particules
2014
La resistivite (ρ) d’une structure p + nn + au silicium, utilisee comme detecteur de particules travaillant dans un environnement hostile et soumis a de fortes fluences, est simule numeriquement en utilisant la methode des differences finies. Lorsque cette jonction est soumise a des fortes radiations, des defauts structuraux sont crees qui ont des effets indesirables et peuvent degrader les performances des detecteurs. Ces defauts se manifestent comme des pieges accepteurs et des centres de generation-recombinaison (g-r). La resistivite augmente avec l’augmentation de la densite du piege accepteur pour atteindre la resistivite intrinseque (maximale).