Implementation and study of organics materials integration techniques for the realisation of an electro-optic modulator
Mise en œuvre et étude des techniques d'intégration de matériaux organiques en vue de la réalisation d'un modulateur électro-optique
Résumé
The need of opto-hyperfrequency hybrid devices for signal modulation in optical fiber and free space telecommunication networks has induced the development of non linear optical organic materials, which are rather promising in terms of performance, however, are limited in stability of its properties and thus in life time.
Objective of the present work was the characterization of the optical properties of the polymer PGMA-DR1 (PIII), as well as the study of material shaping and integration into a wave guiding structure in order to realize an electro-optic modulator.
Characterization of the chromophores' orientation in the PIII by second harmonic generation after cross-linking has shown the materials capacity to preserve its properties for at least one year. Shaping of the polymer into a linear monomode wave guide by conventional photolithography and reactive ion beam etching techniques, allowed to study the light guiding properties and resulted in an attenuation between 3 dB/cm and 10 dB/cm at 1.55 µm wavelength. Alternative polymer shaping techniques, using imprint lithography, were employed. Hot embossing and replica molding allow simplifying the realization technology. Finally, the possibility to realize in situ orientation of the chromophores during shaping of the material by poling in a parallel plate condenser geometry has been shown.
Objective of the present work was the characterization of the optical properties of the polymer PGMA-DR1 (PIII), as well as the study of material shaping and integration into a wave guiding structure in order to realize an electro-optic modulator.
Characterization of the chromophores' orientation in the PIII by second harmonic generation after cross-linking has shown the materials capacity to preserve its properties for at least one year. Shaping of the polymer into a linear monomode wave guide by conventional photolithography and reactive ion beam etching techniques, allowed to study the light guiding properties and resulted in an attenuation between 3 dB/cm and 10 dB/cm at 1.55 µm wavelength. Alternative polymer shaping techniques, using imprint lithography, were employed. Hot embossing and replica molding allow simplifying the realization technology. Finally, the possibility to realize in situ orientation of the chromophores during shaping of the material by poling in a parallel plate condenser geometry has been shown.
Les besoins en dispositifs opto/hyperfréquences, pour moduler les informations en transit sur les réseaux de télécommunications fibrés et hertziens, ont conduit au développement de matériaux organiques actifs en optique non linéaire, prometteurs en terme de performance mais limités par une faible stabilité dans le temps de leurs propriétés.
L'objectif de ce travail était de caractériser les propriétés optiques du polymère PGMA-DR1 (PIII), ainsi que d'étudier sa mise en forme et son intégration dans une structure guidante en vue de la réalisation d'un modulateur électro-optique.
La caractérisation de l'orientation des chromophores du PIII par génération de seconde harmonique a mis en évidence la capacité du matériau, après réticulation, à conserver ses propriétés sur une durée de plus d'un an. La structuration du polymère d'étude sous la forme d'un guide d'onde canal monomode, par un procédé de photolithographie et de gravure ionique réactive, nous a permis d'étudier ses propriétés de guidage, conduisant à des atténuations linéiques comprises entre 10 dB/cm et 3 dB/cm à 1,55 µm. De plus, des techniques alternatives de structuration du polymère par impression ont été étudiées. Les procédés d'emboutissage à chaud et de réplique par moulage permettent de simplifier la technologie de réalisation des guides. Finalement, la possibilité de réaliser in-situ l'étape d'orientation des chromophores, par procédé de poling en géométrie plan-plan, lors de la mise en forme du matériau a été démontrée.
L'objectif de ce travail était de caractériser les propriétés optiques du polymère PGMA-DR1 (PIII), ainsi que d'étudier sa mise en forme et son intégration dans une structure guidante en vue de la réalisation d'un modulateur électro-optique.
La caractérisation de l'orientation des chromophores du PIII par génération de seconde harmonique a mis en évidence la capacité du matériau, après réticulation, à conserver ses propriétés sur une durée de plus d'un an. La structuration du polymère d'étude sous la forme d'un guide d'onde canal monomode, par un procédé de photolithographie et de gravure ionique réactive, nous a permis d'étudier ses propriétés de guidage, conduisant à des atténuations linéiques comprises entre 10 dB/cm et 3 dB/cm à 1,55 µm. De plus, des techniques alternatives de structuration du polymère par impression ont été étudiées. Les procédés d'emboutissage à chaud et de réplique par moulage permettent de simplifier la technologie de réalisation des guides. Finalement, la possibilité de réaliser in-situ l'étape d'orientation des chromophores, par procédé de poling en géométrie plan-plan, lors de la mise en forme du matériau a été démontrée.