RÉALISATION D'UN FILTRE SPECTRAL ACCORDABLE ÉTROIT À 1.55 μm EN OPTIQUE INTÉGRÉE SUR NIOBATE DE LITHIUM. ÉTUDE DES LIMITATIONS IMPOSÉES PAR LA TECHNOLOGIE. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1995

DESIGN AND FABRICATION OF A NARROW TUNABLE SPECTRAL FILTER AT 1.55µm USING LITHIUM NIOBATE INTEGRATED OPTICS TECHNOLOGY. STUDY OF THE LIMITS IMPOSED BY THE FABRICATION PROCESS.

RÉALISATION D'UN FILTRE SPECTRAL ACCORDABLE ÉTROIT À 1.55 μm EN OPTIQUE INTÉGRÉE SUR NIOBATE DE LITHIUM. ÉTUDE DES LIMITATIONS IMPOSÉES PAR LA TECHNOLOGIE.

Résumé

The exponential growth of the data rate in future telecommunication networks, requires the use of new transmission ways. Optical based networks show great promise for replacing 'slow' electronics technology. Through the use of wavelength division multiplexing technique (WDM), it becomes possible not only to increase the data rate on the line (here, an optical fibre) but also to use new alloptical based network. One of the key devices in these architectures is the tunable spectral filter. The work presented in this thesis deals with the theoretical study, practical realisation and future development of a narrow-band tunable filter integrated on lithium niobate and working around 1.55 μm. Firstly we compare different principles of integrated tunable filter and choose a fully electrooptic device that allows a high switching speed between channels. Its principle of operation is described using similarity with the birefringent Šolc filter that can be considered as a wavelength selective polarisation converter placed between crossed polarisers. The complete theoretical study shows that the irregularities observed in the experimental transfer function can be explained by unavoidable variations of birefringence along the diffused waveguide. These variations can be related to defects in the technological process. We proceed with the modelisation of the filter by a systematic investigation of typical classes of defects, that result in the irregularities observed in the transmittance of the filter. These simulations yield improvements at different steps of the integration process on lithium niobate, allowing the bandwidth limit predicted by theory to be obtained experimentally. Finally we present applications of the filter (wavelength tuning and intensity modulation of a fibre laser) and discuss perspectives of development (polarisation insensivity).
L'augmentation exponentielle de la quantité d'information à transmettre afin d'assurer les télécommunications futures amène à rechercher de nouvelles voies pour faire face à ces nouveaux besoins. L'optique peut, pour suppléer aux systèmes électroniques essoufflés, répondre à ces défis naissant en autorisant le multiplexage en longueur d'onde (WDM). Celui ci permet non seulement d'accroître fortement le débit en ligne (ici une fibre optique), mais autorise l'existence de réseaux dont les fonctions sont assurées par voie optique. L'implantation de ces nouvelles architectures repose sur des composants clefs comme le filtre spectral accordable. Cette thèse a concerné l'étude théorique, la conception, la réalisation pratique et les perspectives d'application et d'amélioration d'un filtre accordable étroit intégré sur niobate de lithium et fonctionnant à une longueur d'onde proche de 1.55 μm. Nous avons tout d'abord comparé différents principes de filtre accordable intégré et avons retenu un dispositif fonctionnant entièrement par effet électrooptique qui présentait une vitesse de commutation élevée. Son fonctionnement est similaire à celui du filtre biréfringent de Šolc qui est constitué d'un convertisseur de polarisation sélectif en longueur d'onde placé entre polariseurs croisés. En approfondissant l'étude de la propagation de la lumière dans le filtre nous montrons que les irrégularités que présente la transmittance en intensité du dispositif sont dues à l'existence de variations anormales de la différence d'indice de phase dans le guide d'onde diffusé. Ces variations peuvent être reliées à des défauts dans le procédé de fabrication. Cette constatation nous amène à faire une étude théorique complète des effets de différents types de défauts dont on retrouve expérimentalement la trace sur le filtrage. Poussés par ces simulations, nous étudions en détail les différentes étapes du procédé technologique d'intégration sur niobate de lithium et en proposons des améliorations afin d'atteindre expérimentalement les caractéristiques théoriques du filtre. Finalement nous présentons des applications du filtre (laser à fibre accordable et modulable) et discutons de ses perspectives de développement (insensibilité à la polarisation).
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  • HAL Id : tel-00724359 , version 1

Citer

Franck Chollet. RÉALISATION D'UN FILTRE SPECTRAL ACCORDABLE ÉTROIT À 1.55 μm EN OPTIQUE INTÉGRÉE SUR NIOBATE DE LITHIUM. ÉTUDE DES LIMITATIONS IMPOSÉES PAR LA TECHNOLOGIE.. Optique / photonique. Université de Franche-Comté, 1995. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00724359⟩
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