PROPAGATION DE LA LUMIÈRE DANS LES NANOSTRUCTURES ET CRISTAUX PHOTONIQUES PLANAIRES ASSOCIÉS AUX GUIDES D'ONDE : FABRICATION ET CARACTÉRISATION. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Light propagation in nanostructures and planar photonic cristals combined with waveguides: fabrication and characterisation.

PROPAGATION DE LA LUMIÈRE DANS LES NANOSTRUCTURES ET CRISTAUX PHOTONIQUES PLANAIRES ASSOCIÉS AUX GUIDES D'ONDE : FABRICATION ET CARACTÉRISATION.

Résumé

Nanostructures and particularly photonic crystals give us new opportunities for guided optics : submicronic scale waveguides, 90 degrees bends, resonant cavities, fiber. Combined to traditional optical waveguides, they should permit a higher integration of numerous functions on the component : evanescent addressing modes, spectral filter, signal processing, sensors... Nevertheless, the fabrication of such structures remains a challenge because of accurate requirement concerning the perfect homogeneity and the nanometer scale etching that is needed. In this thesis, after the different parameters have been determined by a band solver and FDTD calculations, two methods based on Focused Ion Beam (FIB) are proposed to fabricate nanostructures combined with waveguides. In a first method, nanostructures are directly etched by FIB milling and in a second one we combine FIB milling and RIE. The structures are fabricated on a substrate where the waveguides are previously deposited. These methods of fabrication have been validated for a multilayer structure (SiO2/SiON/SiO2) deposited on Si substrate. Partial results gave been determined for Lithium Niobate, on which the usual nanostructuring methods are less efficient. Finally we have developed a near-field microscope (SNOM) to characterize the nanostructures. This method is imposed by the high confinement of light in the structures.
Les nanostructures et les cristaux photoniques en particulier ont enrichi les possibilités de l'optique guidée : guides d'onde de tailles submicroniques, virages à angle droit, cavités résonnantes, fibres. Associés aux guides d'onde traditionnels, ils devraient permettre une intégration d'un nombre croissant de fonction sur le composant : adressage, filtrage spectral, traitement du signal, capteurs... Cependant, la fabrication de telles structures reste un défi technologique, notamment à cause de la parfaite homogénéité ainsi que de la taille nanométrique des gravures qu'elle nécessite. Dans cette thèse, après en avoir déterminé les différents paramètres par calcul de bande et FDTD, nous proposons deux méthodes de fabrication de nanostructures associées à des guides d'onde basées sur l'utilisation d'un faisceau d'ions focalisé (FIB). Une première méthode permet la gravure des nanostructures par FIB seul, une seconde combine l'action du FIB et de la RIE. Les structures sont réalisées sur des substrats où ont été préalablement déposés les guides d'onde. La fabrication a été validée pour une structure multicouche SiO2/SiON/SiO2 déposée sur un substrat de Silicium. Des résultats partiels ont été obtenus pour le niobate de lithium, qui est un matériau difficile à nanostructurer par les méthodes habituelles. Enfin un microscope en champ proche optique de type SNOM a été développé dans le but de caractériser les nanostructures, cette méthode étant imposée par le fort confinement de la lumière.
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  • HAL Id : tel-00934473 , version 1

Citer

Frédéric Lacour. PROPAGATION DE LA LUMIÈRE DANS LES NANOSTRUCTURES ET CRISTAUX PHOTONIQUES PLANAIRES ASSOCIÉS AUX GUIDES D'ONDE : FABRICATION ET CARACTÉRISATION.. Optique [physics.optics]. Université de Franche-Comté, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00934473⟩
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