Modulateurs de cohérence en optique intégrée sur semiconducteurs III.V : guide biréfringent et interféromètre de Mach-Zehnder - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Modulateurs de cohérence en optique intégrée sur semiconducteurs III.V : guide biréfringent et interféromètre de Mach-Zehnder

Résumé

This study deals with the design, fabrication and characterization of coherence modulators integrated on III-V compound semiconductor substrates. We first explain the principle of coherence modulation, a technique of optical coding applied to the transmission and multiplexing of signals, based on the introduction in a two-waves interferometer of an optical path delay larger than the coherence length of the optical source. We have fabricated a first coherence modulator, a polarisation interferometer based on a highly birefringent ridge optical waveguide. Since III-V compound semiconductors are not birefringent we have developped an original structure which guides the sole fundamental modes TE0 and TM0 with a high form birefringence resulting from the stacking of several thin AlGaAs layers. At the waveguide output the two modes present an optical path difference of 230 mm which can be modulated by electro-optic effect and is greater than the coherence length of a 1.3 mm superluminescent diode. Next we fabricated a second modulator in the form of a highly unbalanced Mach-Zehnder interferometer. This two-waves interferometer is completely integrated in AlGaAs/GaAs and introduces an optical path delay of 100 mm due to the length difference between its two arms. In order to minimize the losses in this complex structure we etched trenches located at the outside of the bend parts. This solution was chosen after simulation of the device by the beam propagation method (BPM). The performances of the device are comparable to those of the former one. We thus fabricated the first coherence modulators integrated in III-V compound semiconductors which open the way to new applications in wavelength filtering, polarization control... in optical telecommunications networks.
Cette étude porte sur la conception, la réalisation et la caractérisation de modulateurs de cohérence intégrés sur substrats semiconducteurs III-V. Nous expliquons tout d'abord le principe de la modulation de cohérence, technique particulière de codage optique appliquée à la transmission et au multiplexage de signaux, qui repose sur l'introduction dans un interféromètre à deux ondes d'un retard optique supérieur à la longueur de cohérence de la source optique. Nous avons réalisé un premier modulateur de cohérence, interféromètre à polarisation à base de guide d'onde optique ruban fortement biréfrigent. Les semiconducteurs III-V n'étant pas biréfringents nous avons développé une structure originale permettant le guidage des seuls modes fondamentaux TE0 et TM0 avec une forte biréfringence de forme résultant de l'empilement de nombreuses couches de GaAlAs de faible épaisseur. Les deux modes présentent en sortie du guide une différence de chemin optique de 230 mm, modulable par effet électro-optique et supérieure à la longueur de cohérence d'une diode superluminescente à 1.3 mm. Nous avons ensuite réalisé un second modulateur sous la forme d'un interféromètre de Mach-Zehnder fortement déséquilibré. Cet interféromètre à deux ondes entièrement intégré en GaAlAs/GaAs introduit un retard optique de 100 mm, par différence de longueur de ses bras. Afin de minimiser les pertes dans cette structure de géométrie complexe nous avons gravé des tranchées situées à l'extérieur des zones courbées. Cette solution a été choisie aprés simulation du dispositif par la méthode des faisceaux propagés (BPM). Les performances du composant sont comparables à celles du précédent. Nous avons donc réalisé les premiers modulateurs de cohérence intégrés en semiconducteurs III-V qui ouvrent la voie à de nouvelles applications en filtrage, contrôle de polarisation... dans les réseaux de télécommunications optiques.
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  • HAL Id : tel-00010242 , version 1

Citer

Sabry Khalfallah. Modulateurs de cohérence en optique intégrée sur semiconducteurs III.V : guide biréfringent et interféromètre de Mach-Zehnder. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00010242⟩
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