Vincent PÊCHEUR : "Doublage de fréquence dans des guides rubans de LiNbO3 périodiquement inversés"

Résumé : Le niobate de lithium (LiNbO3) est un matériau qui tient une place importante dans le domaine de la photonique grâce à de forts coefficients non-linéaires d'ordre 2 et une large plage de transparence qui s’étend du visible à l'infrarouge moyen. Il est notamment très largement utilisé pour la fabrication de modulateurs et de convertisseurs de fréquences en optique guidée. Une rupture technologique est cependant en cours avec l’utilisation grandissante de films de LiNbO3. Les travaux au cœur de cette
thèse contribuent à cette évolution en s’intéressant au développement de guides rubans en LiNbO3 périodiquement inversés (PPLN) pour la génération de longueurs d’onde proches de 780 nm par doublage de fréquence de sources télécoms en régime continu. Le premier chapitre présente les
bases théoriques utiles à la conception des structures étudiées ainsi qu’un état de l’art de travaux existants en insistant sur ceux basés sur les films de LiNbO3. Dans le second chapitre, la conception des guides et leur modélisation sont exposées. La structure des guides visés repose sur le report d’un wafer PPLN sur un wafer de silicium par l’intermédiaire d’un dépôt de silice. L’assemblage repose sur un collage or-or. Cet empilement est ensuite aminci puis structuré à la scie de précision pour former des guides rubans. Les caractérisations linéaires et non-linéaires des guides ainsi réalisés sont décrites dans le troisième chapitre. Des rendements de conversion élevés sont obtenus avec notamment la génération par doublage de plus d’un watt continu avec une efficacité de conversion de 56%. Dans le dernier chapitre, le traitements anti-reflet des faces entrée/sortie des guides est étudié. Une solution basée sur la nanostructuration de ces faces par faisceaux d’ions focalisés (FIB) est notamment mise en œuvre avec succès et comparée avec la méthode classique de dépôt d’une couche mince.

Composition du jury :

Mathieu CHAUVET, Professeur des universités, Université Bourgogne Franche-Comté, Directeur de thèse
M. Yoan LÉGER, Chargée de recherche, Institut FOTON, Rapporteur
Mme Patricia SEGONDS, Professeure, Institut Néel, Rapporteure
M. Sébastien TANZILLI, Directeur de recherche, Institut de physique de Nice, Examinateur
M. Henri PORTE, Vice-Président, Société iXblue, Examinateur
M. Maxime JACQUOT, Professeur, Université Bourgogne Franche-Comté, Examinateur

Localisation : Amphithéâtre JJ Gagnepain - Institut FEMTO-ST 15B, avenue des Montboucons 25000 Besançon