CHLACOGENIDE GLASSES FOR INTEGRATED OPTICS

VERRES CHALCOGENURES POUR L'OPTIQUE INTEGREE

Viorel Balan (1)

1 LPCMC - Laboratoire de physico-chimie de la matière condensée

The interest of the chalcogenide planar waveguides for infrared applications like environmental metrology, optical amplification or spatial interferometry is shown. The realisation of such waveguides by stacking and etching un-doped or doped films is than described, stage by stage. The first one consisted in acquiring the control of the radio-frequency chalcogenide thin film sputtering. Good quality and reproducible thin films were obtained. The relation between the optical properties and the films thickness was shown. The second stage was the erbium-doped chalcogenide thin film deposition. The presence of Er(3+) ions was higlighted by the photoluminescence measurements. Photoluminescence lifetime values are encouraging. The third stage of the planar waveguide realisation was the thin film etching : three different etching ways (chemical, plasma and reactive plasma etchings) were tested and compared. Good quality ribs were obtained whatever the method employed. The last stage described in this manuscript is the realisation and characterisation of the waveguides : two types of waveguide (TIR and ARROW) were realised and tested successfully.

L'intérêt des guides d'onde à base de couches minces chalcogénures pour des applications dans l'infrarouge comme la métrologie de l'environnement, l'amplification optique ou l'interférométrie spatiale est démontré. La réalisation de ces guides par empilement et gravure de couches non dopées ou dopées erbium est ensuite décrite, étape par étape. La première d'entre elles a consisté à acquérir la maîtrise du dépôt des verres chalcogénures purs par pulvérisation cathodique radiofréquence. Des films de bonne qualité et aux propriétés reproductibles ont pu être obtenus. La dépendance des propriétés des films en fonction de leur épaisseur a été mise en évidence. La deuxième étape concerne le dopage erbium des couches minces chalcogénures, pour la réalisation de composants actifs. L'introduction de l'erbium sous sa forme optiquement active Er(3+) a pu être mise en évidence par la présence du phénomène de photoluminescence dans les couches. Les premières mesures de durées de vie sont par ailleurs très encourageantes. La troisième étape de la réalisation des guides d'onde est la gravure des couches guidantes : trois types de gravure (gravures chimique, sous plasma inerte et sous plasma réactif) ont été testés et comparés. Des marches de bonne qualité ont pu être obtenues par chacune de ces trois méthodes. La dernière étape décrite dans ce manuscrit est la réalisation et la caractérisation des guides proprement dits : deux types de guide (TIR et ARROW) ont été réalisés et testés avec succès.

Mots clés: Chalcogenides; RF sputtering; thin films; etching; erbium doping; waveguides

Mots clés: Chalcogénures; pulvérisation cathodique radiofréquence; couches Chalcogénures; couches minces; gravure; dopage erbium; guides d'onde.; guides d'onde

Domaines: Matériaux

Viorel Balan. VERRES CHALCOGENURES POUR L'OPTIQUE INTEGREE. Matériaux. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00005465⟩