Download or read book Etude de l impact d une pointe SNOM sur les propri t s des modes optiques d une cavit base de cristaux photoniques written by Gaëlle Le Gac and published by . This book was released on 2010 with total page 147 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les cristaux photoniques (CP) nous fournissent un moyen sans précédent de contrôler et de confiner les photons. En particulier, les cristaux photoniques membranaires (CP-2D) (confinement vertical par réflexion totale interne), et l’effet de bande interdite photonique (confinement dans le plan), jouent un rôle très important en nanophotonique. En introduisant des défauts dans le cristal (omission d’un ou de plusieurs motifs), il est possible de générer des modes optiques très localisés, possédant un faible volume modal et un grand facteur de qualité. Coupler un émetteur unique à ce type de mode peut être alors utile pour exalter ou inhiber sa dynamique. L’efficacité du couplage dépend à la fois de l’accord en longueur d’onde entre l’émetteur et le mode optique ainsi que de leur recouvrement spatial, c’est pourquoi le contrôle du couplage entre l’émetteur et le mode localisé doit être optimal. Il est donc crucial de connaître le profil du mode dans la cavité à une échelle suffisamment petite. Jusqu’à présent, le SNOM s’est révélé un outil de caractérisation particulièrement bien adapté à l’observation directe du champ dans des structures nanophotoniques. En effet, il permet d’accéder aux parties évanescentes des modes, livrant ainsi des informations locales, inaccessibles par des mesures classiques en champ lointain. Cependant, le potentiel des structures à base de CP-2D pour développer de nouveaux composants photoniques serait considérablement accru si leurs propriétés optiques pouvaient être modifiées après fabrication. En particulier, pour les structures actives, la capacité à accorder de manière réversible une cavité à l’emission ou à l’absorption d’une source est de grand intérêt. Dans cette étude, l’idée est donc d’utiliser la sonde d’un SNOM dans le but de perturber la résonnance (longueur d’onde, facteur de qualité) d’un mode. Dans ce travail, Nous concevons et optimisons une cavité linéaire dans laquelle sept trous ont été omis (CL7). Nous étudions théoriquement les propriétés de la cavité et particulièrement un mode présentant un bon facteur de qualité. Ensuite, l’interaction de pointes champ proche avec les modes de la CL7 et en particulier l’effet du matériau de la pointe sur l’émission en longueur d’onde et les pertes induites relatives sont étudiés. Dans ce but, une pointe est introduite dans des simulations FDTD-3D, soit avec l’indice de la silice (1.44), soit avec l’indice du silicium (3.4). Ensuite, l’effet de la forme de la pointe sur les cartographies est étudié, et particulièrement l’influence de la polarisabilité et de la section efficace. Les cavités CL7 sont fabriquées et caractérisées par un dispositif d’optique réfractive et par un microscope optique de champ proche. Le mode fondamental, présentant un effet laser, est utilisé pour étudier l’interaction ave la pointe champ proche. Des caractérisations SNOM avec une pointe en silice et une pointe hybride silice/silicium sont réalisées sur la cavité CL7 et nous démontrons que la pointe en silice recouverte de silicium provoque un décalage en longueur d’onde de l’ordre de quelques nanomètres, de 5 à 10 fois supérieur que la largeur intrinsèque du pic. La pointe en silice induitdes décalages en longueur d’onde de l’ordre du dixième de nanomètre, qui n’est pas détecté par notre montage expérimental. Nous démontrons également l’importance de la forme de la pointe lors de l’observation directe et locale de la distribution du champ avec le SNOM. Nous montrons qu’une pointe isotrope de bas indice peut être utilisée comme un outil de caractérisation passive car la cartographie champ proche donne une bonne approximation du mode tel qu’il existe dans la structure sans présence de la pointe. A l’inverse, une pointe anisotrope donne une information partielle car elle ne convertie le champ que dans la direction du petit axe.

Download or read book Etude en champ proche optique de guides cristaux photoniques sur SOI written by Delphine Neel and published by . This book was released on 2006 with total page 146 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse porte sur l'étude par microscopie en champ proche optique (SNOM) de composants à cristaux photoniques bidimensionnels sur SOI, dans le domaine du proche infrarouge (longueurs d'onde télécom 1,2-1,6 micromètre). Le SNOM fournit une cartographie locale du champ électromagnétique dans les composants, avec une résolution de l'ordre de 150 nm. Les cartes de champs ainsi obtenues permettent une compréhension approfondie des phénomènes physiques qui ont lieu au sein de ces structures complexes. Trois fonctionnalités optiques différentes ont été abordées. Tout d'abord, le guidage de lumière a été mis en évidence dans un défaut linéaire de type W1. La présence d'ondes de Bloch et d'ondes stationnaires a été observée dans ce guide. Ensuite, concernant le couplage, nous avons étudié différents types de transitions (tapers) permettant d'améliorer le couplage entre guides diélectriques et guides à cristaux photoniques, ainsi qu'entre guides à cristaux photoniques et guides à cavités couplées. Nous montrons que l'utilisation de tapers correctement optimisés améliore le coefficient de transmission des structures, en réduisant les pertes hors du plan. Nous avons également calculé les pertes par propagation dans les cavités couplées. Enfin, un démultiplexeur en longueur d'onde a été conçu et caractérisé. Ce démultiplexeur utilise le principe du coupleur directionnel. Un effet de démultiplexage a été observé entre 1.3 et 1.5 micromètre.

Download or read book Nanostructures photoniques ultimes pour l information quantique written by Patrick Nedel and published by . This book was released on 2010 with total page 218 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La généralisation des communications numériques (téléphonie mobile, courrier électronique, commerce électronique...) rend nécessaire la mise au point de systèmes dont la confidentialité des informations est garantie de manière absolue. L'utilisation des lois de la mécanique quantique comme moyen de cryptage répond à ce critère. Bien que les physiciens théoriciens aient commencé à réfléchir sur ce type de cryptage depuis les années 1970, les dispositifs effectivement utilisables et industrialisables à grande échelle ne sont pas encore disponibles. Parmi les dispositifs qu’il convient de développer et maîtriser, les sources de lumières capables de générer des photons à l’unité tiennent une place centrale. Une des principales difficultés rencontrées dans leur mise au point réside dans la nécessité d’atteindre une efficacité de collection de la lumière émise proche de l’unité. La solution généralement proposée consiste à maitriser leur environnement électromagnétique à l'aide de résonateurs optiques miniaturisés à l’échelle de la longueur d’onde. On peut ainsi bénéficier d'effets d’électrodynamique quantique, tel que l'effet Purcell, pour améliorer, par exemple, la dynamique et/ou la directivité d'émission des photons. La réalisation pratique de sources de photons n'a été rendue possible que par les progrès des nanotechnologies. L'utilisation de la technologie des semi-conducteurs est la voie prometteuse choisie dans ce travail, dans l'objectif de développer des composants miniaturisés et facilement intégrables, à la base d’une nouvelle génération de résonateurs optiques de taille ultime. Dans ce travail de thèse, nous proposons de développer une source de photons uniques utilisant des boites quantiques InAs -comme émetteurs uniques- incluses dans une membrane GaAs dans laquelle on réalise un résonateur optique consistant en une cavité à cristal photonique membranaire. On exploite la technologie des cristaux photoniques afin d’utiliser un unique mode optique résonant, dit mode de Bloch lent non dégénéré, opérant au-dessus de la ligne de lumière. On exploite diverses méthodes numériques pour la conception et la simulation du comportement électromagnétique des dispositifs. Nous effectuons ainsi une ingénierie fine de modes optiques permettant : (1) d'optimiser le facteur de Purcell dans une hétérostructure photonique(puits photonique analogue des puits quantiques électroniques). Nous montrons que le report de cette cavité sur un miroir de Bragg entraîne le doublement du taux de collection des photons, ainsi que de la dynamique d’émission; (2) de contrôler la directivité d'émission du mode pour améliorer l’efficacité d'extraction /collection des photons. Une étude détaillée de l’ingénierie du diagramme de rayonnement est présentée permettant d’appréhender la physique et de prévoir les caractéristiques10de l’émission du mode. Nous montrons, notamment, que la présence du miroir de Bragg peut fortement modifier la directivité d’émission. Les développements technologiques effectués en vue d'obtenir des résonateurs photoniques de hautes qualités sont également exposés. A la longueur d’onde d’émission de 900nm, choisie pour une adaptation optimale aux caractéristiques des détecteurs, la période du cristal photonique nécessaire est de l’ordre de quelques centaines de nm. Les outils et les paramètres de technologie de fabrication (par exemple, calibration de l’épaisseur du masque dur et des paramètres d’exposition de la résine par lithographie électronique) sont exposés en détail.

Download or read book Etude de propri t s optiques li es la transmission de cristaux photoniques bidimensionnels written by Michae͏̈l Sarrazin and published by . This book was released on 2002 with total page 217 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail présenté repose sur l'étude de cristaux photoniques bidimensionnels et sur la mise en place des outils théoriques correspondants. La spécificité de notre travail repose sur deux aspects. Premièrement, nous avons eu recours à un programme général d'étude de multicouches, éventuellement rugueuses ou percées de trous, reposant sur une méthode de modes couplés et l'utilisation du formalisme de la matrice S. A partir de ce programme, nous avons cherché à obtenir un certain nombre de paramètres pertinents dans l'étude des systèmes optiques. Ces paramètres correspondent au calcul des coefficients de transmission et réflexion, dont on peut déduire les pertes en énergie. De plus, nous avons développé le calcul de cartes du champ proche et du champ dans le volume du système étudié, avec la possibilité, dans le cadre d'un problème de diffraction, de sélectionner certains ordres et certaines polarisations particulières. On peut y ajouter également la détermination, par l'étude directe des propriétés de la matrice S (entre autre de ses pôles), des modes propres du système étudié. Deuxièmement, le début de ce travail a coïncidé avec la publication en 1998 de résultats concernant l'étude expérimentale de cristaux photoniques bidimensionnels constitués d'une couche métallique percée de trous sublongueurs d'onde répartis selon un réseau à deux dimensions et déposée sur un substrat diélectrique. Aussi, nous avons tourné l'essentiel de notre travail vers l'analyse de ces expériences. Nous avons montré que, dans le cadre de ces expériences, la notion de modes propres associés à un système donné revêt un intérêt crucial. Plus particulièrement, nous avons soulevé l'importance de l'analyse des anomalies de Wood résonantes dans l'interprétation de ces expériences.

Download or read book Propri t s optiques de structures guidantes en cristal photonique written by Sophie Fasquel and published by . This book was released on 2005 with total page 199 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ces travaux de recherche portent sur l'étude de stmctures guidantes à base de cristaux photoniques. Il s'agit de réseaux de trous d'air gravés dans une hétérostructure confinante de type InP/lnGaAsP/lnP. Notre contribution sur ce sujet regroupe des aspects numériques théoriques bi et tridimensionnels et des aspects de fabrication. Les cristaux photoniques ont un grand intérêt pour l'optique et les télécommunications, car ils permettent de manipuler la lumière -routage, (dé)multiplexage, filtrage - dans des dimensions restreintes. Par analogie avec le gap des semiconducteurs, la périodicité de ces matériaux génère l'ouverture d'une bande spectrale interdite pour les photons. Nous exploitons à la fois cette bande interdite pour réaliser des guides optiques ou des dispositifs de filtrage directionnels appelés « Add-drop », et les bandes permises du cristal pour l'étude de la réfraction négative dans ces milieux périodiques qui peuvent posséder un indice de réfraction négatif.