Conception, fabrication et caractérisation de structures de guidage en optique intégrée pour le domaine du visible - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Design, fabrication and characterization of waveguiding structures using integrated optics for the visible range

Conception, fabrication et caractérisation de structures de guidage en optique intégrée pour le domaine du visible

Résumé

Since many years, monolithic on-chip integration has made it possible to strongly miniaturize and convert "Lab-made" optical systems into photonic circuits, while improving their performance, guaranteeing their operating reliability as well as reducing manufacturing costs.Nowadays, the targeted applications have massively focused on the field of telecommunications and particularly for high-rate data transmissions. However, as technology evolves in these markets, new emerging applications appear in high potential areas such as healthcare, sensing, LIDAR systems and imaging.From obtained results, this thesis aims to participate to this technological evolution by using a transparent material in the visible range (SiON) and compatible with already existing fabrication technologies, for an application of high resolution imaging called aperture synthesis and operating in the visible range. The latter consists in the interference of source signals in order to reconstruct the image of an object. Such a technique enables to reach resolution as high as very sophisticated systems deployed for astrophysics in the IR range, and must benefit from the advantages of the miniaturization offered by the techniques currently used in microelectronics.However, this project requires to overcome challenges regarding design and fabrication of building blocks (optical waveguides and MMI couplers) to obtain performance compatible with the requirements imposed by a complete aperture synthesis imaging system.These PhD works, developed in the framework of this large project, mainly report on the modeling of the addressed structures which made it possible to optimize their final design, the optimization of the technological processes for their fabrication (deposition, lithography, plasma etching), and finally the analysis of performance obtained from dedicated characterizations.
Depuis de nombreuses années, l'intégration monolithique sur puce a permis de fortement miniaturiser et transformer les systèmes optiques "sur table" en circuits photoniques, tout en améliorant leurs performances, en garantissant leur fiabilité opérationnelle et en réduisant les coûts de fabrication. A ce jour, les applications visées adressent massivement le domaine des télécommunications et notamment les transmissions à très haut débit. Cependant, à mesure que la technologie évolue sur ces marchés, des applications émergentes apparaissent dans des domaines à très fort potentiel comme la santé, la détection, les systèmes LIDAR ou encore l’imagerie.Par les résultats obtenus, cette thèse ambitionne de participer à cette évolution technologique en utilisant un matériau transparent dans le visible (SiON) et compatible avec les technologies de fabrication déjà existantes, pour une application d'imagerie haute résolution appelée synthèse d'ouverture et fonctionnant dans le domaine du visible. Cette dernière consiste en la mise en interférence de signaux sources afin de reconstruire l'image d'un objet. Une telle technique a la capacité d'atteindre des résolutions aussi élevées que des dispositifs très encombrants déployés pour l'astrophysique dans le domaine de l'IR, et doit pouvoir bénéficier des avantages de la miniaturisation offerte par les techniques actuelles de fabrication de la microélectronique.Toutefois, un tel projet de recherche impose de lever des verrous en termes de conception et de fabrication de briques de base (guides optiques et coupleur MMI) pour obtenir des performances compatibles avec les exigences imposées par un système complet d'imagerie opérant sur le principe de la synthèse d'ouverture.Les travaux exposés dans cette thèse, qui s’inscrivent dans ce projet de recherche, portent principalement sur la modélisation des structures réalisées qui ont permis d'optimiser leurdesign final, la mise au point des procédés technologiques de leur fabrication (dépôt, lithographie, gravure plasma), et l'analyse des performances obtenues à partir de caractérisations dédiées.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04428851 , version 1 (31-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04428851 , version 1

Citer

Régis Robles. Conception, fabrication et caractérisation de structures de guidage en optique intégrée pour le domaine du visible. Electronique. Université de Bordeaux; Université de Sherbrooke (Québec, Canada), 2022. Français. ⟨NNT : 2022BORD0154⟩. ⟨tel-04428851⟩
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