Structures guidantes à bande interdite photonique à base de silicium nanoporeux - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Structures guidantes à bande interdite photonique à base de silicium nanoporeux

Résumé

The aim of this work is the elaboration and the study of photonic bandgap microstructures using nanoporous silicon. We consider first planar microstructures like microcavities, and we study their influence on the angular and spatial distribution of the photoluminescence of the material. It appears that it is necessary to control the propagation of light in the plane of the structure. For this reason, we try to favour the lateral propagation, thanks to a vertical structuration of the optical index, and we study the guiding in two kinds of structures, using either a conventional guiding by total internal reflection, or a guiding by Bragg reflection. We also suggest a numerical method based on the standard transfer-matrix method, that allows the calculation of the attenuation of the power guided in the plane. Then, we use a holographic process demonstrated by previous works, in order to obtain a lateral structuration of the optical index, and we study its effects on the guided light. The transmittance, measured on a multimode waveguide using white light, shows several stopbands, which are attributed to diagonal and off-diagonal couplings. The comparison of these measurements and the coupled-mode theory allows us to give a map of the optical index of the structure. It appears a strong birefringence in regions that were illuminated during the holographic process, giving rise to a stronger decrease of the extraordinary index (delta n = -0.4) than the ordinary index (delta n = -0.22). With a period of 450 nm, these values of index contrast are promising, even if the effective depth on which the index is modulated is only 0.5 micrometers.
Ce travail est consacré à la réalisation et à l'étude de microstructures à bande interdite photonique à base de silicium nanoporeux. Nous commençons notre étude par des structures planaires de type microcavité, dont nous caractérisons l'influence sur la photoluminescence du matériau, en termes de redistribution spectrale et angulaire. Il apparaît très vite la nécessité de contrôler la propagation de la lumière dans le plan de la structure. Aussi, nous cherchons d'abord à favoriser la propagation latérale au moyen d'une structuration verticale de l'indice, et nous étudions le guidage au moyen de deux types de structures, exploitant soit à un guidage conventionnel par réflexion totale interne, soit à un guidage par réflexion de Bragg. À cette occasion, nous proposons une méthode numérique basée sur le formalisme des matrices de transfert, permettant de calculer l'atténuation de la puissance transportée dans le plan. Par la suite, nous mettons à profit le procédé holographique de structuration d'indice démontré par des travaux antérieurs et étudions son influence sur la lumière guidée. La transmission, mesurée en lumière blanche sur un guide multimode révèle de multiples bandes interdites que nous interprétons en termes de couplages diagonaux et non diagonaux. La confrontation des mesures avec une modélisation par la méthode des modes couplés nous permet d'établir une carte d'indice de notre structure. Il apparaît une biréfringence marquée dans les régions insolées par le procédé holographique, caractérisées par une diminution deux fois plus importante de l'indice extraordinaire (delta n = -0,4) que de l'indice ordinaire (delta n = -0,22). Avec une période de 450 nm, ces valeurs de contraste sont encourageantes, mais le bilan est plus mitigé concernant la profondeur effective sur laquelle l'indice est modulé, de l'ordre de seulement 0,5 micromètres.
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Dates et versions

tel-00003341 , version 1 (10-09-2003)
tel-00003341 , version 2 (28-10-2004)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00003341 , version 2

Citer

Patrick Ferrand. Structures guidantes à bande interdite photonique à base de silicium nanoporeux. domain_stic.inge. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003341v2⟩

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