Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Sidi Bel Abbès - Djillali Liabes
Affiliation
Département d’Electronique
Auteur
GHEZALI, Sanaa
Directeur de thèse
Tayeboun Fatima (Maitre de conférence)
Filière
Electronique
Diplôme
Doctorat
Titre
Conception et modélisation numérique de composants optiques en nanophotonique intégrée
Mots clés
cristaux photoniques, composants electro-optiques, thermo-optiques, méthodes numériques, optique intégrée
Résumé
L’introduction de la notion de cristaux photoniques à la fin des années 1980 [1,2,3] a profondément influencé la recherche sur les circuits optiques intégrés. Le cristal photonique est défini comme un système dans lequel la permittivité et la perméabilité dépendent périodiquement de la variable d’espace : ainsi, il peut être considéré comme un analogue électromagnétique d’un solide cristallin. La périodicité de la permittivité et de la perméabilité peut donner lieu à des « gaps », c’est-à-dire, des bandes de fréquences où aucun état propagatif (transportant de l’énergie) n’existe à l’intérieur du cristal. Rapidement pour des fréquences situées dans un gap, des défauts linéaires le long desquels des modes localisés peuvent se propager ont été imaginés dans des cristaux photoniques ; de tels défauts peuvent donc servir de guides d’onde [4]. En même temps, on a démontré que les défauts ponctuels dans les cristaux photoniques peuvent se comporter comme des résonateurs avec la valeur du ratio entre le facteur de qualité et le volume du mode potentiellement très importante [4]. Toutefois, c’est une autre découverte qui va révéler l’énorme intérêt envers les cristaux photoniques en tant que moyen de miniaturiser les circuits optiques intégrés : les modes de guides d’onde à cristaux photoniques peuvent se propager le long des coudes pratiquement sans pertes d’énergie [5]. En effet, les rayons de courbure des guides d’onde standards doivent être de l’ordre de quelques millimètres afin de maintenir les pertes à un niveau raisonnable [5]. En revanche, les guides à cristaux photoniques peuvent avoir des coudes avec un rayon de courbure d’environ un micromètre. Jusqu’ici, de nombreux dispositifs optiques basés sur les guides d’onde et résonateurs à cristaux photoniques ont été proposés, et plusieurs d’entre eux ont été réalisés expérimentalement. Cette thèse est consacrée à la conception et l’analyse théorique de différents composants en optique intégrée en particulier les commutateurs optiques. Nous présentons un modèle de milieu effectif pour les cristaux photoniques (CPs) 2D qui rend compte des effets externes (excitation électrique, ou thermique), puis une analyse numérique pour la conception de telles structures. Nous proposons une nouvelle génération de composants en CPs accordables par effet electro ou thermo optiques, couplée directement à des guides d’ondes standards, compact à la longueur d’onde λ=1.55μm et qui peuvent être adaptés aux réseaux de télécommunications optiques.
Statut
Validé