Fabrication and optical characterization of long-range plasmonic waveguide interconnects for Tb/s datacom links
Fabrication et caractérisation de guide plasmonique à longue distance pour les communications à la fréquence du TB/s
Résumé
Since the 1980s, researchers have been trying to design so-called "optical" computers, in which electrical signals would be replaced by photonic signals. For this, it is necessary to look at interconnection problems between components. This thesis deals with the problem of optical interconnection between electronic components. In order to propose a solution to this problem, we will study two types of plasmonic structures, a first structure of a single solid block where the information wave is reflected on an air prism, this structure is composed of a guide of metal wave covered with a layer of photoresist and it is named "ultra-long-distance plasmonic guide" (ULR-SPP). The second structure is based on a flexible interconnection where the information flows along a flexible guide, this type of wave is called "PlasArc". Through a numerical simulation chapter, we will determine the dimensional characteristics in order to minimize the energy losses by propagation of our waveguides in each of the structures. All our simulations are performed in the waveband of telecom signals. Then, we present the fabrication of two types of plasmonic waveguides as well as their specificities of realization namely a deep etching of 60 μm for ULRSPP structures and the removal of a solid substrate for waveguide named "PlasArc". The characterization of structures will be realized by distinct methods (cut-back, measurements of the loss by propagation along the guide, size of the mode obtained at the end of the guide, ...) on sizes of samples that can go from 5 mm to several centimeters in length. A study of the loss according to the radius of curvature is established on plasmonic waveguides of "PlasArc" type
Depuis les années 1980, les chercheurs essayent de concevoir des ordinateurs dits « optiques », au sein desquels les signaux électriques seraient remplacés par des signaux photoniques. Pour cela, il est nécessaire de s’intéresser aux problèmes d’interconnexions entre les composants. Cette thèse porte sur la problématique de l’interconnexion optique entre composants électroniques. Afin de proposer une solution à cette problématique, nous étudierons deux types de structures plasmoniques, une première structure d’un seul bloc solide où l’onde d’information est réfléchie sur un prisme d’air, cette structure est composée d’un guide d’onde métallique recouverte d’une couche de photoresist et elle est nommée « guide plasmonique à ultra longue distance » (ULR-SPP). La seconde structure est basée sur une interconnexion flexible où l’information circule le longue d’un guide souple, ce type d’onde est qualifié de « PlasArc ». Au travers d’un chapitre de simulation numérique, nous déterminerons les caractéristiques dimensionnelles afin de minimiser les pertes d’énergies par propagations de nos guides d’ondes dans chacune des structures. Toutes nos simulations sont effectuées dans la gamme d’ondes des signaux télécoms. Puis, nous présentons la fabrication de nos deux types de guides d'ondes ainsi que leurs spécificités de réalisation à savoir une gravure profonde sèche de 60 µm pour les structures ULRSPP et le retrait d’un substrat solide pour les guides « PlasArc ». La caractérisation de nos structures seront réalisées par des méthodes distinctes (réduction successive de la longueur des échantillons, mesures de la perte par propagation le long du guide, taille du mode obtenu en bout de guide, …) sur des tailles d’échantillons pouvant aller de 5 mm à plusieurs centimètres de longueurs. Une étude de la perte selon le rayon de courbure est établie sur les guides d’ondes plasmoniques de type « PlasArc »
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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