Дисертації: "Guide d'onde intégré"

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Seiler, Anne-Laure. "Conception et réalisation de guide en optique guidée intégrée pour biopuces à fluorescence." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0158.

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Dans les domaines du diagnostic environnemental et biomédical, les « biopuces » permettent la détection par fluorescence de plusieurs réactions de « reconnaissance biomoléculaire » en même temps. Un inconvénient des systèmes classiques de détection optique est leur coût et leur encombrement, en particulier à cause de l'alignement précis des différents instruments d'excitation, ce qui limite l'utilisation des biopuces comme détecteur portable et réutilisable. Enfin, plus de 80% de l'énergie de l'émission des fluorophores sont transmis au substrat. Dans ce contexte, notre approche consiste à intégrer des guides d'onde structurés sur la puce pour réduire la taille et le coût du lecteur. Le principe repose sur le couplage de la fluorescence émise à la surface d'un guide ruban, qui la collecte, puis la guide jusqu'en bord de puce pour y être détectée par une barrette de photodiode externe. De plus, nous avons abordé le problème de la réjection de l'excitation couplée au guide par diffusion avec des filtres optiques intégrés de type cristaux photoniques
Optical chemical sensors and biosensors are attracting increasing research interest in applications such as environmental monitoring and biomedical diagnostics. A drawback of all fluorescence detection schemes based on evanescent wave excitation via prism or grating arrangement is the need to carefully align the devices relative to the excitation light beam. Moreover, more than 80% of fluorescence is transmitted to the substrate. Finally, such fluorescence sensors remain costly or bulky, which prevent biochips from being used as a portable testing tool. In this context, our approach consists in using structured Integrated Optical Waveguides, which are one solution to reduce the reader's cost and size. The principle is the capture of fluorescence emitted from the surface of a rib waveguide, which collects then guides it at the end-face of the chip to be detected. I report here the optimization of optical waveguide structures, prototype manufacturing and first results for biochip applications including integrated photonic crystal filters and amplifiers

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Leroy, Benjamin. "Etude et développement d'un système de signalisation holographique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS126.

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Les travaux de cette thèse ont porté sur la conception et la réalisation d'un dispositif d'éclairage surfacique à géométrie planaire à base de structures plasmoniques, pour un fonctionnement à 633nm. Ce dispositif sera capable de convertir une lumière incidente cohérente en un faisceau de sortie uniforme sur la surface du dispositif, collimaté et avec un angle prédéfini par rapport au plan du dispositif. Pour réaliser ce dispositif, la solution envisagée est l'utilisation d'un réseau de guides d'onde diélectriques pour répartir la lumière sur la surface, et de chaînes de nano-structures d'argent couplées aux guides, dimensionnées comme des antennes pour réémettre la lumière hors du plan.Les travaux réalisés ont mis en évidence le contrôle du couplage entre le guide d'onde et la chaine de nano-structures d'argent, modulable par plusieurs paramètres dans une gamme comprise entre 10% et 90 % : nombre de particules, dimensions des particules, distance entre le guide et les particules. En jouant sur la période de la chaine, il est possible d'obtenir un rayonnement hors-plan, avec un angle déterminé par la formule des réseaux de diffraction. Des émetteurs élémentaires, composés d’un guide et de chaines de particules, ont été fabriquées en salle blanche et caractérisés sur un banc d’optique guidée à l'aide d'un montage de projection dans le plan de Fourier. Les diagrammes de rayonnement expérimentaux sont en accord avec les simulations. De premiers résultats ont également confirmé expérimentalement la possibilité de moduler le couplage guide-chaine en modifiant les dimensions des particules. Enfin le réseau de guides d'onde a été dimensionné pour une surface d'1 cm² et fabriqué en lithographie par projection. Les pertes linéiques mesurées dans les guides d'onde sont de l'ordre de 5 dB/mm. Plusieurs optimisations peuvent être réalisées pour améliorer la qualité des guides. A partir des données expérimentales obtenues et des simulations de propagation de faisceau, une configuration réaliste de dispositif d’éclairage incluant le nombre et le positionnement des émetteurs sur le réseau de guides a été proposée. L’ensemble des travaux réalisés valident l’approche choisie
This work has focused on the design and realization of a planar lighting device based on plasmonic structures, for a 633nm operation. This device will be able to convert a coherent incident light into a uniform output beam over the surface of the device, collimated and with a predefined angle with respect to the plane of the device. To achieve this feature, the proposed solution is the use of an array of dielectric waveguides to distribute the light over the surface, and silver nanostructures chains coupled to the waveguides and dimensioned as antennas to retransmit the light out of the plane. The work carried out has highlighted the control of the coupling between the waveguide and the silver nanostructures chain, modulated by several parameters in a range between 10% and 90%: the number of particles, particle size, distance between the guide and the particles. By playing on the period of the chain, it is possible to obtain an out-of-plane radiation, with an angle determined by the diffraction gratings formula. Elementary emitters, consisting of a guide and particle chains, were manufactured in a clean room and characterized on a guided wave optical bench with Fourier plane projection set-up. The experimental radiation patterns are in agreement with the simulations one. First results have also experimentally confirmed the possibility of modulating the waveguide-chain coupling by modifying the dimensions of the particles. Finally, the waveguide network has been dimensioned for an 1 cm² surface and manufactured with projection lithography. The linear losses measured in the waveguides are of the order of 5 dB / mm. Several optimizations can be made to improve the quality of the guides. From the experimental data obtained and the beam propagation simulations, a realistic configuration of the lighting device including the number and positioning of the transmitters on the waveguide network has been proposed. All the works carried out validate the chosen approach

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Doan, Phi Long. "Technologie émergente pour le développement de circuit RF et millimétriques à base de nanotubes de carbone." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT080.

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La technologie de cinquième génération (5G) est connue comme la nouvelle génération de connectivité de données mobiles et de systèmes de communication sans fil. Il fournira des vitesses vertigineuses à large bande et aura une capacité suffisante pour exécuter toutes les fonctions sans diminution de la vitesse de connexion, quel que soit le nombre de personnes qui se connectent au réseau en même temps. L'un des principaux avantages de la technologie 5G par rapport à la technologie de quatrième génération (4G) n'est pas seulement sa vitesse de livraison, entre 10 Gbps et 100 Gbps, mais aussi la latence. Plus précisément, le spectre sous-utilisé dans la bande de fréquences des ondes millimétriques (30-300 GHz) pourrait être considéré comme une solution potentiellement valuable pour atteindre les objectifs susmentionnés. Cependant, le développement de la prochaine génération de circuits et de systèmes en haute performance à ondes millimétriques nécessite un processus de fabrication à faible coût, une petite surface, une faible consommation et une intégration 3D. Dans ce contexte, la technologie à base de CNT a attiré beaucoup d'attention et pourrait être considérée comme un excellent candidat pour la conception de circuits à ondes millimétriques en raison de ses caractéristiques exceptionnelles par rapport aux autres matériaux. Ainsi, dans cette thèse, dans le cadre du projet ANR TRICOT, le CNT sera considéré comme un matériel particulier pour concevoir et développer une nouvelle technologie et un concept d'intégration 3D dédiés aux applications futures dans les interconnexions et circuits à ondes millimétriques.Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse de doctorat ont été principalement concentrés dans deux directions. Le premier concerne l'utilisation de la technologie CNT pour concevoir les circuits AF-SIW pour les applications à ondes millimétriques en bande E. La seconde direction concerne l'utilisation du concept d'onde lente pour la miniaturisation des circuits AF-SIW conçus pour les applications RF basées aux technologies PCB et CNT. Dans les deux cas, les structures proposées ont été détaillées, puis des analyses théoriques ont été développées et des résultats de simulation et de mesure ont été présentés. Les rétro-simulations ont également été réalisées en cas de besoin, ce qui a permis de valider les concepts proposés par des preuves de concept.Dans le premier chapitre de cette thèse, un aperçu des techniques utilisées pour concevoir et fabriquer BM a été introduit dans les bandes de fréquences RF et millimétriques. Les techniques de miniaturisation et la technologie remplie d'air à faibles pertes ont également été présentées dans ce chapitre. Le deuxième chapitre a présenté en détail les propriétés physiques des nanotubes de carbone. En raison de ses propriétés exceptionnelles par rapport à d'autres matériaux, les CNT pourraient être considérés comme un matériel potentiel pour les applications électroniques de nouvelle génération afin de remplacer les structures classiques à base de métal. La modélisation analytique et électromagnétique des NTC a également été introduite dans ce chapitre, sur la base des travaux réalisés au laboratoire XLIM, Limoges, France. Grâce à ce modèle, les appareils basés sur CNT sont conçus plus facilement et avec précision. Dans le troisième chapitre, une description détaillée du guide d'ondes AFSIW basé sur la technologie CNT a été présentée. En outre, la technologie CNT utilisée pour concevoir le guide d'ondes AFSIW a également été appliquée à la conception de coupleurs 0 dB et 3 dB basés sur la topologie short-slot avec le même concept. Dans le quatrième chapitre, les blocs de conception AF-SW-SIW basés sur la technologie CNT conçue à 28 GHz pour les applications RF ont été étudiés et présentés. Enfin, le dernier chapitre était consacré à la description détaillée du guide d'ondes PAF-SW-SIW basé sur la technologie PCB conventionnelle conçue à 28 GHz pour les applications RF
The fifth-generation (5G) technology is known as the new generation of mobile data connectivity and wireless communication systems. It will provide breakneck broadband speeds and will have enough capacity to perform every function without a decrease in connection speed, no matter how many peoples are connecting into the network at the same time. One of the main benefits of 5G technology over the fourth-generation (4G) technology is not only its speed of delivery, between 10Gbps and 100Gbps, but also the latency. Specifically, the underemployed spectrum in the millimeter-wave frequency band (30-300 GHz) might be seen as a potentially profitable solution for achieving the aforementioned purposes. However, the development of next generation of mm-wave high performance circuits and systems is requiring low-cost fabrication process, small area, low consumption and 3D integration. In this context, CNT-based technology has attracted a lot of attention and could be considered as an excellent candidate for designing the mm-wave circuits due to its outstanding characteristics as compared to the other materials. Therefore, in this thesis, in the framework of the ANR project TRICOT, CNT will be considered as particular materials to design and develop a new 3D integration technology and concept dedicated to future applications in mm-wave interconnects and circuits.The work achieved in this PhD thesis was principally concentrated in two directions. The first one involves in the utilization of CNT technology to design the AF-SIW circuits for mm-wave applications in E-band. The second direction concerns the utilization of the slow-wave concept for the miniaturization of AF-SIW circuits designed for the RF applications based on both conventional PCB and CNT technologies. In both subjects, the proposed structures were detailed, then theoretical analyses were developed, and simulation and measurement results were presented. The retro-simulations were also realized when needed, which permitted to validate the proposed concepts by proofs of concept.In the first chapter of this thesis, an overview concerning the techniques utilized to design and fabricate BM was introduced in both RF and mm-wave frequency bands. Miniaturization techniques and low-loss air-filled technology were also presented in this chapter. The second chapter introduced in detail the physical properties of carbon nanotubes. Due to its outstanding properties as compared to other materials, CNTs could be considered as a potential material for next-generation electronics applications in order to replace classical metal-based structures. The analytical and electromagnetic modeling of CNTs were also introduced in this chapter, based on the work performed at XLIM laboratory, Limoges, France. Thanks to the bulk model, the CNT-based devices are designed more easily, and with accuracy. In the third chapter, a detailed description of AFSIW waveguide based on CNT technology was presented. Furthermore, the CNT technology used to design the AFSIW waveguide was also applied to the design of 0-dB and 3-dB couplers based on the short-slot topology with the same concept. In the fourth chapter, AF-SW-SIW design blocks based on CNT technology designed at 28 GHz for RF applications was investigated and presented. Finally, the last chapter was dedicated to the detailed description of PAF-SW-SIW waveguide based on conventional PCB technology designed at 28 GHz for RF applications

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Balan, Viorel. "Verres chalcogénures pour l'optique intégrée." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20204.

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Mangeat, Thomas. "Composants d'optique intégrée à coeur de Ta2O5. Application à la séparation et à la rotation d'états de polarisation." Aix-Marseille 3, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX30058.

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Un nouveau procédé de fabrication de guides d'ondes tridimensionnels a été développé en associant la technologie de dépôt de Tâ205 par "Dual Ion Beam Sputtering" DIBS et le procédé sol-gel pour réaliser des matériaux bas indice. Le facteur de forme spécifique des guides d'ondes monomodes réalisés induit une forte sensibilité à l'état de polarisation. Les performances en transmission, le confinement des modes guidés et la densité d'intégration sont alors fonction de l'état de polarisation de la lumière. A partir de ces observations, nous avons étudié un séparateur et un rotateur d'état de polarisation en optique intégrée. L'intégration simultanée de ces deux fonctions permettra la réalisation de composants insensibles à l'état de polarisation. Ces deux fonctions passives ont été optimisées numériquement, fabriquées et testées expérimentalement au laboratoire. Le fonctionnement de ces deux composants est basé sur le couplage de modes en optique guidée. Le taux d'extinction expérimental en sortie des voies du séparateur d'états de polarisation est de -17dB en TE et -10dB en TM pour [lambda] = 1,568 [micro]m. Le taux d'extinction à la polarisation expérimental obtenu pour le rotateur d'état de polarisation est de -16dB (90% d'efficacité de conversion) à [lambda] = 1,558 [micro]m. Cependant les pertes d'insertion de ces composants (-10dB) devront être diminuées pour des applications en télécommunication
A new buried ridge waveguide technology was developed associating the deposition of Ta205 by "Dual Ion Beam Sputtering" DIBS technology and the realization of low index materials by sol-gel process. The specific form factor of this vaveguide induces a strong polarisation dependency. The performances in transmission, the confinement of the guided modes and the optical integration density are function of the light polarization state. From these observations, an integrated polarization splitter and polarization rotator have been proposed to realize polarization independent integrated components. These two passive functions have been optimised, made and tested in the laboratory. The physical principle of these two components is based on mode coupling in integrated optics. The experimental extinction ratio of the integrated polarisation splitter is -17dB in TE and -10dB in TM at [lambda] = 1,568 [micro]m. The experimental extinction ratio of the integrated polarization rotator is -16dB (90 % of conversion efficiency) at [lambda] = 1,558 um. However, the strong insertion losses of these components (-10dB) need to be decreased for applications in telecommunication

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Gorin, Arnaud. "Réalisation de guides d'onde plans faibles pertes en nitrure de silicium pour un biocapteur intégré." Thèse, Université de Sherbrooke, 2009. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1924.

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Le nitrure de silicium est un matériau très utilisé en microélectronique et en optique intégrée du à l'excellente homogénéité et reproductibilité de son épaisseur et de son indice de réfraction. De plus, l'indice de réfraction élevé du nitrure de silicium est particulièrement intéressant pour les applications en biophotonique. En effet, ces dernières années les biocapteurs à champ évanescent ont démontré une augmentation de la sensibilité avec l'utilisation de guides d'onde plans à haut indice de réfraction. La sensibilité pourrait être encore améliorée en intégrant sur un même substrat l'ensemble des composants passifs et actifs (Lab-on-a-chip) qui composent le biocapteur à champ évanescent. L'intégration des différents composants optiques passe par la fabrication d'un guide d'onde plan dans le visible qui soit réalisé avec des procédés à basse température, faible épaisseur, faible perte et haut indice de réfraction. Même si les couches d'oxyde métallique (TiO[indice inférieur 2], Ta[indice inférieur 2]O[indice inférieur 5] par exemple), généralement utilisées pour ce type d'application, permettent d'obtenir de bonnes propriétés optiques, elles ne permettent pas d'atteindre la qualité des couches en nitrure de silicium notamment en termes de rugosité de surface pour de faibles épaisseurs. Dans le cadre de ces travaux de doctorat, les paramètres du guide d'onde sont optimisés pour une application utilisant des fluorophores à points quantiques émettant à 650 nm et excités avec une source laser à 532 nm. Une épaisseur de 80 nm est déterminée comme optimale pour l'excitation, la collection de la fluorescence et le couplage fibre-guide.Le développement d'un guide d'onde capable d'atteindre cette épaisseur et conservant des bonnes propriétés optiques est nécessaire. À notre connaissance aucun travail n'a été réalisé pour optimiser les pertes dans le visible des guides de nitrure de silicium, en fonction des paramètres du procédé PECVD. Dans ce travail de thèse, des guides d'onde sont fabriqués pour la première fois en utilisant le nitrure déposé par LF-PECVD (basse fréquence), et leurs performances sont comparées aux guides déposés par HF-PECVD (haute fréquence). Nous démontrons, en variant le débit des précurseurs, que l'absorption et les pertes en propagation des couches de nitrure sont plus faibles lorsque les dépôts sont faits par la technique LF-PECVD par rapport à la technique HF-PECVD. Cette différence s'explique probablement par le fait que le bombardement ionique, beaucoup plus important à basse fréquence qu'à haute fréquence, réduit la présence d'amas de silicium dans la couche, responsables de l'absorption dans le visible en plus de densifier les couches par enlèvement de l'hydrogène qui s'incorpore durant la déposition PECVD. Nous démontrons également que pour la technique LF-PECVD, les propriétés optiques des couches sont améliorées en utilisant une basse puissance pour la source r-f du plasma. En effet à haute puissance, le bombardement, très énergétique crée des défauts dans la couche et favorise la rupture des liaisons N-H plutôt que des liaisons Si-H. Finalement des guides d'onde plans de nitrure de silicium, avec une épaisseur de 80 nm et un indice de réfraction de 2, sont fabriqués et caractérisés. Des pertes de 0.1 dB/cm à 633 nm et 1.05 dB/cm à 532 nm sont obtenues et comparées avec les performances des autres matériaux.

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Ravaro, Marco. "Guides d'onde non-linéaires GaAs/AlOx pour la génération paramétrique." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00387097.

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Ce travail concerne des guides d'ondes semiconducteurs pour la génération et l'oscillation paramétrique. Dans de tels guides, la conversion de fréquence est accordée en phase grâce à un noyau multicouche biréfringent GaAs/AlOx. Cette technique d'accord de phase a déjà permis la réalisation de plusieurs interactions optiques non linéaires, telles que la génération de seconde harmonique et de différence de fréquence, ainsi que la fluorescence paramétrique. A présent, l'objectif est la réalisation d'un oscillateur paramétrique intégré semiconducteur. Notre travail dans cette direction a porté principalement sur deux points.
Le premier point est l'optimisation du processus de fabrication. Le principal inconvénient des guides d'ondes GaAs/AlOx sont les larges pertes par diffusion provoquées par la rugosité des couches oxydées. De telles pertes ont pénalisé l'efficacité de dispositifs nonlinéaires intégrés déjà démontrés et empêché jusqu'à présent l'accomplissement de l'oscillation paramétrique. Dans le but d'améliorer la transmission des guides, un nouveau schéma de fabrication et d'oxydation a été introduit, et les résultats obtenus ont été systématiquement vérifiés par des mesures des pertes. Celles-ci ont été réduites, de manière reproductible, à 0.4 cm-1.
Le deuxième point est la caractérisation nonlinéaire des guides. Nous avons démontré la fluorescence paramétrique avec une accordabilité entre 1.7 et 2.7 micron et une efficacité de conversion comparable à celle des meilleurs guides en niobate de lithium. En plus de cela, nous avons exploité les interactions de génération de seconde harmonique et d'amplification paramétrique pour étudier précisément le gain paramétrique dans nos guides. A la dégénérescence nous avons mesuré un coefficient de gain paramétrique ≈ 4 cm-1 W-1/2 et démontré une amplification paramétrique G = Ps(L)/Ps(0) - 1 ≈ 4.5%.
Ces résultats sont très encourageants pour la réalisation d'un oscillateur paramétrique intégré. Sur la base de nos valeurs de pertes et de gain paramétrique nous estimons que la réflectivité des facettes requise pour atteindre le seuil d'oscillation, dans une configuration doublement résonante, est inférieure à 90%. Un premier essai de fabrication de miroirs intégrés a été effectué et le travail dans cette direction se poursuit actuellement au sein du laboratoire MPQ.

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CHANVILLARD, LOIC. "Interactions parametriques guidees de grande efficacite : utilisation de l'echange protonique doux sur niobate de lithium inverse periodiquement." Nice, 1999. http://www.theses.fr/1999NICE5362.

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Cette these rapporte les etudes menees en vue de realiser une source de lumiere coherente a la fois compacte et largement accordable basee sur un oscillateur parametrique optique integre (opoi) sur niobate de lithium inverse periodiquement (ppln). La non linearite du second ordre et la configuration de quasi accord de phase (qap) permettent, a partir d'une pompe a 0,8m, de generer une gamme de longueurs d'onde s'etendant de 1,3 a 2,5m. Un microguide permet de confiner les ondes afin d'atteindre de fortes efficacites de conversion a partir des faibles puissances de pompes continues accessibles avec une diode laser. Pour cela nous avons mis au point une nouvelle technique de realisation des guides d'onde : l'echange protonique doux (spe). Elle permet de respecter parfaitement a la fois la non linearite et l'organisation periodique du ppln. Sur les echantillons de 2cm realises de cette facon, nous avons pu mesurer en fluorescence parametrique des efficacites de conversion allant jusqu'a 215%. W 1. En normalisant cette efficacite par la longueur effective d'interaction de 1,3cm due a des inhomogeneites de temperature, cela correspond a une valeur de 128%. W 1. Cm 2 proche de la limite theorique (140%. W 1. Cm 2). Cette efficacite, qui constitue un record mondial, associee aux pertes mesurees (0,7db. Cm 1) permet d'esperer realiser un opoi presentant un seuil d'oscillation de l'ordre de 60mw. La realisation du composant a ete entravee par la mauvaise qualite du depot des miroirs ainsi que par le faible taux de couplage de la pompe dans le mode fondamental. Ces difficultes ne sont cependant pas insurmontables si l'on tient compte de la technologie dont nous disposons.

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Pogossian, Souren. "Ondes optiques guidées dans des structures mono et multicouches." Brest, 1994. http://www.theses.fr/1994BRES2002.

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Nous avons elabore de nombreuses methodes de calcul des parametres de guides en couche mince mono et multi-couches, des guides rectangulaires, ainsi que des guides obtenus par implantation ionique. Pour le probleme inverse le developpement de lagrange a ete utilise. Nous avons propose des modeles differents pour la description de ces guides et nous avons introduit la notion de niveaux quasi discrets. Trois dispositifs experimentaux sont proposes pour l'obtention des indices de refraction des liquides, realisation d'un accord de phase entre les modes te et tm, et enfin pour l'observation directe du couplage de la lumiere entre deux guides identiques separes par une barriere optique. Un nouveau type de guidage neutronique est propose. Le caractere de la propagation guidee, ainsi que le confinement des neutrons dans les films minces metalliques ont ete presentes. Enfin une methode de mesure du deplacement de goos-hanchen de neutrons par l'interferometrie neutronique a ete proposee. Par cette methode les valeurs des moments magnetiques des materiaux non absorbants aux neutrons doivent pouvoir etre evaluees

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Maricot, Sophie. "Transmission d'un signal analogique par voie optique : étude et réalisation de circuits intégrés opto-hyperfréquences." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10069.

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Ce travail présente l'étude théorique et expérimentale de la transmission d'un signal analogique microonde par voie optique à la longueur d'onde 1. 3 micromètre. Après avoir rappelé les principales propriétés optiques et électriques d'un laser de type Fabry-Pérot GaInAsP/InP et d'une photodiode PIN sur substrat InP, nous démontrons théoriquement la possibilité d'améliorer le transfert en puissance de la liaison autour d'une fréquence donnée. Cette amélioration est obtenue par l'adaptation d'impédance des composants optoélectroniques, en utilisant à l'entrée et à la sortie une cellule composée d'éléments passifs réactifs. A l'issue de cette analyse, une première réalisation en éléments localisés est proposée à la fréquence de 1 GHz afin de valider notre approche théorique. Les performances des composants d'extrémité permettant d'envisager un fonctionnement hyperfréquence, nous étudions le comportement de la chaîne de transmission autour d'une fréquence centrale de 6 GHz. Pour ce faire, nous concevons des circuits monolithiques, sur substrat semi-isolant InP, intégrant chaque composant optoélectronique avec sa cellule d'adaptation. Les mesures obtenues sur les divers circuits discrets et intégrés montrent des résultats en bon accord avec les prévisions théoriques (amélioration de 11. 5 dB à 5. 6 GHz dans une bande de 600 MHz)

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Gervais, Antoine. "Guides d'onde sur silicium pour la détection du méthane par spectroscopie d'absorption." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66313.

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Dans un contexte de changements climatiques, des capteurs de méthane abordables, mais performants et autonomes sont requis pour surveiller les émissions et quantifier les concentrations de ce puissant gaz à effet de serre dans l’atmosphère des régions éloignées, comme les milieux nordiques. Une solution prometteuse pour répondre à ce besoin provient de la photonique sur silicium, une plateforme d’optique intégrée. Les guides d’onde intégrés sont un composant essentiel pour la détection sur puce par spectroscopie d’absorption, où ils jouent le double rôle de routage et de transducteur. Ainsi, ce projet vise à améliorer les performances du guide d’onde nécessaire à cette application. Des guides d’onde en réseaux sous-longueur d’onde(SWG) opérant en régime de lumière lente sont proposés pour améliorer l’interaction lumière matière. Leur segmentation périodique a comme effet qu’une large fraction de la lumière se propage dans l’air, le milieu d’intérêt à sonder. De plus, il est démontré que la périodicité de la structure, lorsque proche, mais inférieure à la moitié de la longueur d’onde, produit un effet de lumière lente ; c’est-à-dire que la vitesse de la lumière guidée diminue alors fortement. Leurs pertes de propagation et leurs indices de groupe sont ensuite caractérisés et comparés à des guides d’onde en ruban conventionnels à titre de référence. Bien que les guides d’onde SWG possèdent un facteur d’interaction supérieur aux guides d’onde en ruban, leurs pertes de propagation plus élevées limitent leurs performances. Les guides d’onde en ruban sont donc la meilleure option pour cette application, en plus d’être mécaniquement plus robustes et faciles à concevoir et fabriquer. Des efforts de détection sur puce avec ces derniers ont été réalisés, mais la présence de franges d’interférence est le facteur limitant malgré l’application d’une technique de traitement de signal pour les atténuer. D’autres méthodes sont proposées pour améliorer le rapport signal sur bruit. Finalement, il est démontré expérimentalement que les guides d’onde SWG peuvent supporter un régime de lumière lente. Un indice de groupe maximal de 30 est obtenu et celui-ci est aisément accordable, autant en amplitude qu’en position spectrale, ouvrant la voie à diverses autres applications pour ce type de guide d’onde.
In the context of climate change, affordable, but effective and autonomous methane sensors are required to monitor the emissions and the concentration of this potent greenhouse gas in the atmosphere of remote areas, like in northern environments. A promising solution to this need comes from silicon photonics, an integrated optics platform. Integrated waveguides are an essential component for on-chip detection by absorption spectroscopy, where they play the dual role of routing and transducer. Thus, this project aims at improving the performance of the waveguide for this application. The use of slow-light subwavelength grating waveguides (SWG) is proposed to enhance the light-matter interaction. Their periodic segmentation has the effect that a large fraction of the light is propagating through the air, the medium of interest to probe. In addition, we show that the periodicity of the structure, when close but less than half the wavelength, produces the slow-light effect; i.e. the speed of guided light drops sharply. Their propagation losses and their group index are then characterized and compared to conventional strip waveguides for reference. Although the SWG waveguides have an interaction factor greater than strip waveguides, their higher propagation loss limit their performances. Strip waveguides are therefore chosen for further investigation for the sensor application., in addition to being mechanically robust, and easier to design and fabricate. Efforts for on-chip detection of methane have been made with strip waveguides, but the presence of interference fringes is the limiting factor despite the application of a signal processing technique to mitigate them. Other methods are proposed to improve the signal to noise ratio. Finally, we experimentally show that SWG waveguides can support a slow-light regime. A maximum group index of 30 is obtained and it is easily tunable, in both amplitude or wavelength, paving the way for various other applications for this type of waveguide.

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Ramos, Marie. "Etude du couplage entre une fibre optique unimodale et un guide d'onde en optique intégrée en vue de la réalisation d'un connecteur." Saint-Etienne, 1993. http://www.theses.fr/1993STET4025.

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L'optique intégrée présente un intérêt croissant et la réalisation de composants tels que les capteurs pourra se développer plus largement s'il existe des moyens de connection avec les fibres optiques. C'est pourquoi, nous avons étudié le couplage à 1,3 micromètres entre les champs relativement bien adaptés d'une fibre optique unimodale standard et de différents guides d'onde de largeur limitée (sur substrat de verre, silicium et niobate de lithium). Nous avons choisi deux méthodes susceptibles de répondre au mieux aux exigences principales que requiert la fabrication industrielle d'un connecteur : l'efficacité (coefficient de couplage élevé), la reproductibilité et le bas cout. Il s'agit du couplage bout à bout et du couplage par l'intermédiaire d'une lentille sphérique de paramètre bien choisis (indice de réfraction élevé et faible dimension). La modélisation de ces deux systèmes puis une étude expérimentale approfondie ont permis de montrer que ces deux solutions étaient performantes et sensiblement équivalentes. Elles seront donc testées dans la réalisation d'un connecteur entre une fibre optique et un capteur en optique intégrée

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Chauveau, Clément. "Réseaux de résonateurs pour la photonique sur silicium, applications au multiplexage en longueur d'onde." Troyes, 2012. http://www.theses.fr/2012TROY0036.

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Le développement de la micro-électronique a permis d'obtenir des débits d'information très importants. Aujourd'hui, ces débits sont limités par la bande passante des interconnexions électriques utilisées et l'usage de lien optique devient nécessaire pour atteindre des débits supérieurs. Pour parvenir à réaliser cet objectif, de nouvelles briques de bases sont nécessaires comme des lasers, des modulateurs, des photodétecteurs et des dispositifs de guidage et de routage de la lumière. Toutes ces briques doivent être compatibles avec les procédés de fabrication CMOS. Cette thèse porte sur l'étude et le développement de composants à base de résonateurs circulaires permettant d'offrir des solutions alternatives aux dispositifs existants dans le domaine du multiplexage en longueur d'onde pour la photonique sur silicium. L'étude de résonateurs unique sur un wafer entier a permis de mettre en évidence la nécessité de la présence de dispositifs de régulation thermique pour compenser les variations technologiques. Les résultats de simulation et les dispositifs expérimentaux montrent que l'utilisation de réseaux de résonateurs permet de réaliser des opérations de filtrage large bande, avec des pertes très faibles. Basé sur ce principe, un multiplexeur 8 canaux a été fabriqué et caractérisé. Il répond aux spécifications télécoms. Ce type de composant est un candidat idéal pour permettre le développement du multiplexage en longueur d'onde dans le domaine de la photonique sur silicium
The development of the micro-electronics industry has given access to very high data transmission rates. Currently, these data rates are limited by the electrical interconnection bandwidth and it will soon be necessary to use optical links to obtain higher data rates. To attain this objective, new building blocks must be developed such as lasers, modulators, photo-detectors, wave-guides and routing devices which must all be fully compatible with the CMOS processing. This doctoral thesis concerns the study and development of new components based on circular resonators arrays, which offer alternative solutions to existing devices in the field of wavelength division multiplexing for silicon photonics. The study of single ring resonators over the entire surface of a wafer shows that the use of thermal regulation is required to compensate for fabrication variations. Results of simulations and experiments show that arrays of circular resonators allow broadband filtering with very low loss. Based on this principle, an 8 channel multiplexer is demonstrated conforming to telecoms specifications. This kind of device is a potential candidate for use in the development of wavelength division multiplexing in silicon photonics

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Grillet, Christian. "Microcomposants optiques à base de cristaux photoniques bidimensionnels pour l'optique intégrée." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2003. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/thesegrillet.pdf.

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La réalisation de dispositifs optiques à base de cristaux photoniques (CP) apparaît comme une voie très prometteuse pour répondre aux exigences de miniaturisation de l'optique intégrée. Les CP sont des structures diélectriques périodiques conçues de manière à modifier le comportement des photons de la même manière qu'un matériau cristallin semi-conducteur affecte les propriétés des électrons. Ils permettent donc un contrôle de la lumière à des échelles de l'ordre de la longueur d'onde. De plus l'insertion de défauts dans le réseau périodique permet la réalisation de microcavités qui peuvent être exploitées soit pour renforcer l'interaction matière-rayonnement (émission et détection de lumière), soit pour filtrer et diriger la lumière sur de très courtes distances. Ce travail de thèse vise à exploiter ces propriétés physiques remarquables afin de concevoir, de réaliser et de caractériser des microcomposants élémentaires types guides résonateurs, et les mécanismes de couplage intervenant entre ces deux éléments en vue de réaliser la fonction de routage sélectif et permettre ainsi l'avènement de l'optique intégrée à base de CP
The realization of optical devices containing photonic crystals seems a very promising way to fulfill the requirements of miniaturization of integrated optics. The PC are periodic dielectric structures conceived so as to modify the behavior of the photons in the same way that a semiconductor crystalline material affects the properties of electrons. They thus provide an effective control of light on a wavelenght scale. Moreover insertion of defects in the periodic lattice allows the realization of microcavities which can be exploited either to reinforce the interaction matter-radiation, or the filter and redirect the light on very short distances. This work of thesis aims at exploiting these properties in order to conceive, to fabricate and to characterize the optical basic building blocks like guides, resonators and coupled systems between these two elements in order to fulfill the function of selective routing and thus to allow the advent of integrated optics containing PC

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Ozanam, Cécile. "Oscillateur paramétrique optique en guides d'ondes AlGaAs/A10x." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC226.

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Ce travail de thèse porte sur la réalisation expérimentale d'un oscillateur paramétrique optique (OPO) en guides d'ondes AlGaAs/A10x. L'insertion de fines couches d'oxyde d'aluminium (A10x) dans un coeur guidant en GaAs à une échelle sub-longueur d'onde permet d'obtenir artificiellement la biréfringence nécessaire pour obtenir une interaction non linéaire efficace entre une onde de pompe TMOO à 1064 nm et des ondes signal et complémentaire TE00 autour de 2128 nm. Après définition d'une cavité optique résonnante pour les ondes signal et complémentaire grâce au dépôt de miroirs diélectriques sur les facettes du guide, le seuil d'oscillation est atteint pour une puissance de pompe de 210 mW. Ce résultat constitue la première démonstration d'un OPO en guide d'ondes semi-conducteur dans le proche infrarouge. Dans un second temps, nous avons cherché à améliorer les performances de ce dispositif en explorant trois pistes. La première a été la réduction des pertes de propagation par un meilleur contrôle de l'étape d'oxydation et par l'insertion de barrières de GaInP de part et d'autre des couches oxydées. Le deuxième axe de développement a été l'utilisation d'une cavité à double passage de la pompe qui a permis de réduire légèrement le seuil d'oscillation. La troisième piste explorée est la protection thermique de l'échantillon par une couche de verre déposée sur les guides d'ondes. Une partie de cette thèse a par ailleurs été consacrée à un dispositif similaire visant à obtenir une radiation cohérente autour de 2000 nm par génération de second harmonique d'un laser à cascade quantique émettant autour de 4500 nm
This PhD work is about the experimental demonstration of an optical parametric oscillator (OPO; in AlGaAs/A10x waveguides. Inserting thin aluminum oxide (A10x) layers in the GaAs guiding core of the waveguide at a sub-wavelength scale allows us to artificially reach the birefringence which is necessary to get an efficient nonlinear interaction between a TMOO pump at 1064 nm and TE00 signal and idler around 2128 nm. After defining an optical signal and idler-resonant cavity by the means of dielectric mirrors, the oscillation threshold is reached with an internai pump power of 210 mW. This result is the first demonstration of a guided-wave semiconductor OPO in the near infrared. In a second part, we tried to improve the performances of this device following three different paths. The first is the reduction of the propagation losses through a better control of the oxidation step and the insertion of GaInP barriers on each side of the oxidized layers. The second development path is a change in the optical cavity configuration : using a double pump pass cavity has enabled us to slightly reduce the oscillation threshold. The third explored path is the thermal protection of the sample with a glass layer deposited on the top of the waveguides. A part of this PhD work has also been devoted to a similar device for the emission of a coherent radiation around 2000 nm by second harmonic generation from a quantum cascade laser emitting around 4500 nm

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Duval, Daphné. "Développement de structures guidantes hybrides pour une photonique intégrée à potentiel sub-micronique." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S056.

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Pour conduire au tout-optique et à la production de masse de composants photoniques, les dispositifs à base de polymères sont des candidats de choix. Dans ce contexte, nous présentons deux types de structures guidantes sub-microniques pour une photonique intégrée organique. La première voie est basée sur l'intégration de fibres de nanotubes auto-assemblés sur des circuits optiques en polymère SU-8. La mise en œuvre de procédés hybrides a permis d'obtenir une propagation photonique au sein de fibres de nanotubes grâce à un couplage par champ évanescent. En parallèle, une théorie analytique générale de la propagation électromagnétique au sein de structures tubulaires a été élaborée: une étude complète de la propagation des modes guidés dans des nanotubes de silice est développée et deux méthodes pour quantifier les modes de fuites dans ces structures sont proposées. La seconde voie concerne l'étude d'un nouvel organique s'insolant dans les ultra-violets lointains, l'UV210. Nous avons ainsi pu obtenir des motifs de 300 nm sans avoir recours à d'autres techniques que la lithographie. Des guides rubans ont également été réalisés et leurs propriétés optiques étudiées par ellipsométrie et par la méthode du `cut-back'. Cet organique présente, à 980 nm, un indice de réfraction de 1,565 et des pertes en propagation monomode de 3,4 +/- 0,4 dB/cm pour le mode TE et de 6,2 +/- 0,5 dB/cm pour le mode TM. Les mesures ellipsométriques ont mis en évidence la variation photo-induite des propriétés optiques du polymère UV210. Ce candidat ouvre la voie pour la réalisation de motifs organiques sub-longueurs d'ondes pour les nano-connexions et les micro-résonateurs 2D
To develop all-optical systems and volume production of photonic components, polymeric devices are of great interest. In this context, we report on two kinds of sub-micronic guiding structures for organic integrated photonic. The first choice is based on the integration of bundles of self-assembled nanotubes on optical SU-8 chips. Specific hybrid processes have been developed in order to achieve photonic propagation into nanotubes bundles by way of an optical evanescent coupling. An analytical theory has also been established to shape versatile propagation characteristics of tubular structures: an overall frame for bound modes into silica nanotubes has been developed and two methods to quantify leaky modes have been proposed. The second solution is related to the study of a new polymer, UV210. We obtained 300 nm wide pattern and rib waveguides by deep ultraviolet lithography. Structural and optical investigations have been carried out on UV210 resist by ellipsometry and by the cut-back method. This polymer shows, at 980 nm, a refractive index of 1,565 and monomode optical losses of 3,4 +/- 0,4 dB/cm for TE mode and of 6,2 +/- 0,5 dB/cm for TM mode. Photo-induced variations of the UV210 optical properties have also been highlighted by ellipsometric measurements. Thus, the UV210 resist appears to be a promising candidate for the realisation of organic sub-wavelength patterns for nano-connexions and 2D micro-resonators

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Serey, Valentin. "Sélectivité modale d'ondes ultrasonores dans des guides d'ondes de section finie à l'aide d'éléments piézoélectriques intégrés pour le SHM." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0403/document.

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Les systèmes SHM (Structural Health Monitoring) basés sur la propagation d’ondes ultrasonores guidées sont utilisés pour des structures de grandes dimensions, par exemple dans les secteurs de l’aéronautique ou du génie civil. Les ondes de Lamb ou SH sont généralement employées car elles se propagent sur de longues distances dans des structures planes tout en sondant l’épaisseur des pièces. Cependant, des modes moins conventionnels se propagent dans les guides d’ondes de section droite finie, tels que les barreaux, les rails ou les tuyaux. Le nombre de modes peut être très élevé dans ce type de guide, et il est important de bien sélectionner un mode particulier.Les méthodes actuelles de sélectivité modale, basées sur l’emploi de plusieurs émetteurs,considèrent habituellement des éléments PZT identiques (même sensibilité, même réponse en fréquence...) et ne prennent pas en compte les conditions réelles de montage et leurs éventuelles imperfections (couplage variable entre traducteurs, mauvais alignement, différence de réponse de l’électronique...). Ce travail présente une méthodologie générale pour la sélectivité modale dans des guides à section droite finie, à l’aide de plusieurs éléments piézoélectriques disposés à leur surface. Cette sélectivité est basée sur la mesure expérimentale préalable, à l’aide d’un vibromètre laser 3D, des amplitudes des modes générés par chaque élément excité individuellement.Une procédure d’optimisation permet d’inverser le problème afin de maximiser l’amplitude du mode désiré, alors obtenue en excitant simultanément tous les émetteurs. Le problème à inverser requiert la connaissance des courbes de dispersion ainsi que des déformées modales des modes,obtenues en utilisant la méthode SAFE 2D. La méthodologie est testée à travers des simulations numériques et des mesures expérimentales sur un barreau d’aluminium de section rectangulaire instrumenté avec huit éléments PZT à sa surface. L’efficacité de la méthode pour générer différents modes purs, mais aussi pour détecter et localiser des défauts calibrés, est démontrée sur le barreau d’aluminium. Son fort potentiel pour des applications de SHM de structures plus complexes est étudié, tels qu’un rail ou un assemblage collé de matériaux composites
SHM systems (Structural Health Monitoring) based on ultrasonic guided waves propagation are used for large structures, e.g. in Aerospace or Civil Engineering. Lamb or SH waves are usually employed as they propagate over long distances in plate-like structures while probing the entire thickness. However less conventional modes propagate in wave guides with finite crosssection,such as bars, rails or pipes. The number of modes can be very high even at low frequencyin this type of guide, and it is important to carefully select a specific mode. Current methods for modal selectivity, based on the use of several emitters, usually consider identical PZT elements(same sensitivity, same frequency response, etc.) and do not account for real experimental conditions and possible differences (variable coupling between transducers, flawed alignment,variable electronic response, etc.). This work presents a global methodology for modal selectivity in waveguides with finite cross-section, using several piezoelectric elements attached to their surface. This selectivity is based on experimental measurements, with a 3D laser vibrometer,of the amplitudes of the modes generated by each emitter. An optimization process allows to inverse the problem in order to maximize the amplitude of the desired mode, then generated by exciting all the emitters at once. This process requires knowing dispersion curves as well as the displacements of the various modes, calculated with SAFE 2D method. The methodology is tested through numerical simulations and experiments on an aluminium rectangular bar instrumented with 8 PZT elements on top. The method efficiency to generate different pure modes,and to detect and locate calibrated defects, is demonstrated for the aluminium bar. Its potential for SHM application of more complex structures is studied, like a rail or an adhesively bonded composite structure

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Grisard, Arnaud. "Lasers guides d'onde dans le niobate de lithium dopé erbium." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00089120.

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Le niobate de lithium dopé à l'erbium permet de tirer parti des propriétés optiques des ions terre rare et du fort coefficient électro-optique de la matrice. Il constitue ainsi un matériau prometteur pour la réalisation de lasers déclenchés monolithiques émettant vers 1,5 µm. En configuration guidée, l'obtention d'impulsions à forte puissance crête est en particulier envisageable à partir d'un pompage par diode laser du commerce et avec de faibles tensions de commande.
Dans cette perspective, un mécanisme prépondérant de réduction du gain aux fortes concentrations de dopant, caractéristique des cristaux dopés dans la masse, a été identifié et une méthode originale développée pour évaluer simplement ses effets de façon quantitative.
Ce mémoire souligne l'excellent accord entre les prévisions théoriques du modèle d'amplification optique mis en place puis adapté au cas de guides monomodes et les mesures réalisés sur les composants fabriqués dans le même temps par diffusion de bandes de titane dans des substrats dopés dans la masse et en surface.
Ceci a permis d'observer pour la première fois l'effet laser en continu dans des guides d'onde sur niobate de lithium dopé à l'erbium dans la masse et pompés par une diode à 1,48 µm. L'intégration de modulateurs électro-optiques a également conduit à l'observation d'impulsions déclenchées. Pour l'instant limitées par la puissance de pompe disponible, elles devraient pouvoir atteindre plusieurs centaines de watts de puissance crête avec des durées de quelques nanosecondes.

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Mège, Pierre. "Interférométrie avec des guides d'ondes optiques : théorie et applications." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010162.

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L'interférométrie astronomique est une technique observationnelle qui forme des interférences avec le rayonnement d'une source à la sortie de différentes ouvertures indépendantes. L'interférométrie monomode (optique fibrée ou optique intégrée) est une catégorie importante de l'interférométrie pour laquelle les faisceaux se propagent à l'intérieur des guides d'onde, les plus populaires étant les fibres optiques. Les guides d'ondes ne sont pas très bien connus de la communauté astronomique. Ils sont souvent présentés comme des entonnoirs à photons, où le nombre de photons injectés est simplement calculé à partir d'un taux de couplage. Ni la propagation dans la fibre, ni l'effet du guide sur le spectre spatial de la source ne sont considérés. Le but de ce travail est de mieux comprendre comment marche le filtrage optique monomode. Après avoir rappelé pourquoi et dans quel contexte les guides d'ondes ont été introduits interférométrie, je vais présenter la physique du filtrage modal sous un angle théorique. Une attention particulière sera portée au problème de la normalisation des modes rayonnés dans une structure guidante. Une approche mathématique originale a été développée et permet de calculer les modes rayonnés de n'importe qu'elle structure multicouche fortement ou faiblement guidante. L'application de la méthode à la fibre optique circulaire bi-couche a permis de calculer la densité spectrale et dévaluer la réjection des modes rayonnés excités par une tâche d'Airy. Nous montrons que la dynamique de la réjection est rapide mais ralentit dans la longueur du guide. De plus des phénomènes interférentiels entre le mode guidé et le paquet d'ondes rayonnés conduisent à la notion d'optimum local pour la réjection en terme de taille de région d'intégration du flux dans le plan transverse du guide. La seconde partie de ce travail est dédiée à l'étude formelle de la relation objet-image dans un interféromètre fibré. Sur une base mathématique rigoureuse nous étudions comment se propage la cohérence partielle à travers le système optique. Nous montrons que les mesures de visibilité sont biaisées à cause de la réduction du champ de vue induite par la présence des guides.

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Savanier, Marc. "Guides d'ondes AIgaAs oxydés pour la conversion de fréquences optiques." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077120.

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Ce travail de thèse porte sur le développement des savoir-faire technologiques nécessaires à la réalisation de sources paramétriques intégrées émettant dans l'infrarouge. Pour cela, les guides d'ondes biréfringents AlGaAs/AlOx considérés, grâce à leur forte non linéarité quadratique et à la maturité des techniques de fabrication, se révèlent être un choix pertinent. La fabrication et la caractérisation d'un convertisseur de fréquence de ce type, conçu pour la conversion paramétrique descendante d'une pompe à 775 nm en paires de photons à 1550 nm, nous a permis de démontrer une efficacité de conversion normalisée de 1100 %W⁻¹cm⁻², une puissance de second harmonique de 0. 3 mW, ainsi qu'une accordabilité de 570 nm. Bien qu'à l'état de l'art des dispositifs intégrés AlGaAs, ces performances restent limitées par les pertes optiques induites par le processus d'oxydation. Afin d'établir un lien entre les pertes de propagation et les propriétés physico-chimiques de l'AlOx, nous avons étudié leur comportement spectral. Deux mécanismes de pertes ont été mis en évidence : un régime de diffusion à grande longueur d'onde, en accord avec un modèle considérant les interfaces rugueuses de l'AlOx, et un régime d'absorption à faible longueur d'onde, attribué à la présence de défauts générés par la réaction d'oxydation. Un effort de développement technologique visant à augmenter l'efficacité de nos échantillons a été entrepris suivant deux axes : l'optimisation fine du procédé d'oxydation et la mise en cavité optique des guides d'ondes. Les résultats obtenus sont très encurageants pour la réalisation de dispositifs non linéaires efficaces, et la démonstration d'un OPO intégré en particulier
This work focuses on the technological know-how necessary to fabricate integrated parametric sources emitting in the infrared. Thanks to a high quadratic nonlinearity and mature fabrication techniques, AlGaAs/AlOx birefringent waveguides are good candidates for this purpose. The fabrication and characterization of such a frequency converter, designed for the parametric down-conversion of a 775 nm pump into photon pairs at 1550 nm, led to the demonstration of a 1100 %W⁻¹cm⁻² normalized conversion efficiency, a 0. 3 mW generated second harmonic power, as well as a tunability of 570 nm. Despite these state-of-the-art performances for AlGaAs integrated devices, oxidation induced optical losses still constitute the bottleneck of this phase-matching scheme. In order to investigate their origin, in relation with the oxide properties, a study on their spectral behavior has been carried out. Two distinct mechanisms have been highlighted : scattering is the main contribution at large wavelengths whereas absorption is dominant at shorter wavelengths. While the former is qualitatively described by a model accounting for the AlOx rough interfaces, the latter has been tentatively ascribed to the presence of defects generated by the oxidation reaction. Two technological developments have then been undertaken to improve the conversion efficiency of our devices. First the propagation losses were reduced with a fine optimization of the oxidation process. Second the waveguides were placed into an integrated optical cavity to enhance the fields. The results achived through both these developments are promising for the realization of efficient nonlinear photonic devices, e. G. An integrated OPO

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Fernandez, Diego Marta. "Multiplicateurs de fréquence à base de lignes de transmission non linéaire." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-53-2.pdf.

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La caractéristique de capacité-tension d'une diode varactor est utilisée en électronique dans plusieurs applications, parmi lesquelles la multiplication de fréquence est la plus immédiate. En hautes fréquences, la diode Schottky est l'un des composants les plus utilisés pour la multiplication de fréquence. Cependant, les diodes HBV (Heterostructure Barrier Varactor) sont à présent une alternative prometteuse. Si cette diode est intégrée dans une ligne de transmission, la structure résultante correspond plutôt à une ligne de transmission non linéaire (Non Linear Transmission Line). Le principal avantage des NLTLs, par rapport aux composants discrets, est un fonctionnement en hautes fréquences sur une très large bande de fréquences, la NLTL ne nécessitant pas en outre de circuits d'adaptation. Dans ce contexte, les travaux effectués dans le cadre de cette thèse vont de la conception jusqu'à la fabrication et caractérisation de NLTLs chargées périodiquement par des diodes HBV sur substrat InP, l'objectif étant un multiplicateur de fréquence en bande V. Un effort important a été accordé à la détermination de la fréquence de Bragg grand signal et à la caractéristique de la ligne de transmission proprement dite, grâce à l'analyse des paramètres S grand signal
En ce qui concerne les aspects technologiques, des NLTLs en technologie coplanaire, chargées périodiquement par des diodes HBV hautement non linéaires, ont été fabriquées monolithiquement pour la première fois à notre connaissance. Comme alternative à l'isolation par implantation, l'effet de sous-gravure utilisé pour l'isolation des diodes a conduit à un prototype qui est à mi chemin entre un prototype complètement distribué ou périodiquement chargé. Enfin, les résultats préliminaires expérimentaux, sous des conditions de pompages modérées, sont en accord avec les résultats de simulation. Ils permettent par ailleurs de prévoir de bons rendements de conversion dans des conditions de fort pompage électrique

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Schwoob-Viasnoff, Emilie. "Propagation et émission dans des guides multimodes à cristaux photoniques bidimensionnels." Paris 11, 2004. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00007122.

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Cette thèse, à dominante expérimentale, explore la physique d'une cavité Fabry Pérot dont les miroirs sont des réseaux, en l'occurrence un guide multimode à cristal photonique tridimensionnel, autour de thèmes appliqués, aux télécommunications optiques autour de 1,55[mu]m, et fondamentaux. Les parois d'un tel guide sont constituées d'un réseau périodique de trous d'air gravés au travers d'une hétérostructure semi-conductrice à base d'inP et sont, dans la bande interdite photonique, parfaitement réfléchissantes pour toute onde incidente dans le plan de périodicité. La périodicité le long du guide couple par diffraction de Bragg, des modes guidés de vitesse de groupe "ordinaire" et des modes guidés très lents, analogues à des modes résonnants. L'originalité essentielle de ce couplage est qu'il n'intervient que pour des fenêtres de fréquences et de vecteur d'onde étroites, restant pratiquement silencieux ailleurs. Ce couplage est tout d'abord exploité pour la conception d'un coupleur/découpleur de longueurs d'onde, à extraction latérale et sélective de tout ou partie du signal optique guidé. La suite de la thèse, plus fondamentale, explore les potentialités des régions spectrales autour de ces fenêtres de couplage pour l'émission et le contrôle de photons dans ces structures confinantes et diffractives. Nous présentons un effet expérimental spectaculaire d'exaltation de l'émission spontanée, associé à une augmentation locale de la densité d'états photoniques. Le dernier volet aborde la mesure du spectre de gain modal: l'effet du ralentissement du mode guidé aux abords de la fenêtre de couplage sur l'amplification ressentie par un signal se propageant sur ce mode y est discutée
The physics of a Fabry Perot cavity with grating mirrors, substantiated here by a multimode 2D photonic crystal waveguide, is investigated from a mainly experimental point of view. Applications in the field of optical telecommunications around 1. 55 [mu]m, as well as more fundamental issues are addressed. The guide walls consist of a periodic grating of air holes etched through a InP-based heterostructure. They are completely reflecting within the photonic band gap for any wave impinging within the periodicity plane. The periodicity along the guide couples through Bragg diffraction guided modes, with "ordinary" group velocity, with very slow modes, analogous to resonant modes. The new feature about this coupling is that it occurs only within small frequency and wavevector windows, remaining silent elsewhere. This coupling is firstly used to design a wavelength multiplexer/demultiplexer, extracting, laterally with respect to the guide direction and selectively, all or part of the guided optical signal. The following and more fundamental parts of this manuscript investigate the potential impact of the spectral regions nearby these coupling windows in order to control the spontaneous emission of photons within these confining and diffractive structures. We present a sinking experimental spontaneous emission enhancement, related to a peaked photon density of states. The last part deals with a measurement of the modal gain spectrum: the consequence of the slowing of a guided mode around the coupling window onto the optical amplification of a propagating signal is discussed

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Dazzi, Alexandre. "Caractérisations optiques de guides d'ondes planaires photoréfractifs : application aux dispositifs intégrés de traitement optique de l'information." Dijon, 1998. http://www.theses.fr/1998DIJOS046.

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Les besoins de l'optique intégrée poussent à transférer les fonctions (amplification d'ondes, doublage de fréquence, etc. ) réalisées dans les matériaux volumiques aux guides d'ondes. Dans ce travail, nous modélisons la propagation de la lumière dans des guides à barrière d'indice en tenant compte de l'anisotropie du milieu. Ces modèles nous permettent d'adapter les paramètres optogéométriques des guides afin d'obtenir des modes sans fuite et de minimiser le couplage entre les modes TE et TM. Les études de spectroscopie lignes noires et lignes blanches ainsi que l'étude du confinement des modes (ou fuites d'énergie) de plusieurs échantillons de LiNbO#3 et BaTiO#3 implantes h#+ et He#+, nous conduisent à sélectionner deux guides permettant la propagation d'ondes TE dans toutes les directions du guide planaire. Les résultats du mélange d'ondes dans le guide de LiNbO#3 implant2 He#+, montrent que l'amplification d'ondes est régie par deux phénomènes différents : l'effet photovoltaïque et l'effet diffusif. Les propriétés photoréfractives du guide sont très différentes de celles des cristaux volumiques dans la mesure où les phénomènes photovoltaïques ne sont pas dominants. Les résultats du mélange d'ondes le guide de BaTiO#3 implanté He#+ indiquent que l'amplification est assez importante (gain de 80 cm##1) et que l'efficacité d'atténuation de l'onde pompe (90%) permet d'envisager la réalisation de filtre de nouveauté dans le guide. Les phénomènes photoréfractifs dans le guide sont très différents de ceux du cristal : temps de réponse 1000 fois plus court, sens du transfert d'énergie inverse, photoconductivité plus importante.

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Tanzilli, Sébastien. "Optique Intégrée pour les Communications Quantiques." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008814.

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Ce mémoire présente l'étude et la réalisation expérimentale de deux sources de paires de photons, intriqués en énergie-temps et en « time-bins », basées sur un guide d'ondes intégré sur un substrat de niobate de lithium polarisé périodiquement (PPLN). Dans les deux cas, les photons jumeaux sont créés par génération paramétrique à la longueur d'onde dégénérée de 1310 nm autorisant leur transport par fibre optique télécom.
Le guide PPLN montre une efficacité de conversion supérieure à 10-6, correspondant à une amélioration de 4 ordres de grandeur par rapport aux générateurs massifs. Même pompé par de faibles puissances, il présente une probabilité significative de créer deux paires simultanément ce qui est un avantage essentiel pour certains protocoles de communication quantique. Nous proposons à cet effet deux méthodes de caractérisation de la probabilité de créer une paire par photon de pompe (régime continu) ou par impulsion laser.
Afin d'examiner la qualité des états enchevêtrés, deux expériences d'interférométrie ont montré des taux de contraste respectifs de 97 % et de 84 % pour les intrications en énergie-temps et en time-bins. Bien que ce dernier taux puisse être amélioré, ces résultats montrent le fort potentiel des guides PPLN pour devenir l'un des éléments clés des futurs protocoles de communication quantique.

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Drouard, Emmanuel. "Modélisation et caractérisation de composants d'optique intégrée réalisés par implantation d'ions titane." Aix-Marseille 3, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX30023.

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Nous étudions, en collaboration avec la société SILIOS Technologies, le potentiel de l’implantation d’ions titane pour réaliser des composants d’optique intégrée. L’indice de réfraction de la silice étant ainsi accru, nous développons des guides d’ondes d’atténuation variant de 0,1 à 0,6 dB/cm, en fonction de la dose implantée et après optimisation du recuit. Leurs indices effectifs augmentent avec la dose. A faible dose, le couplage fibre optique – guide atteint 90%. A forte dose, des guides courbes de rayon aussi faible que 500 µm transmettent 90% de l’énergie. Nos mesures confirment les modélisations. Un adaptateur de mode original assure la transition entre guides à faible et fort confinement. Trois solutions originales peuvent corriger la sensibilité à la polarisation de ces guides : l’implantation latérale, l’anisotropie artificielle du cœur ou la rotation de l’état polarisation. Enfin des filtres spectraux en amplitude et en phase sont synthétisés en guides plans segmentés
We study, in collaboration with the company SILIOS Technologies, the potential of titanium ion implantation for fabricating integrated optics components. As the refractive index of silica is increased, we develop waveguides exhibiting an attenuation between 0. 1 and 0. 6 dB/cm, depending of the implanted dose and after the optimization of the annealing. Their effective indices increase with the dose. At a low dose, the coupling between a fibre and a waveguide reaches 90%. At a high dose, bend waveguides of radius as small as 500 µm transmit 90 % of the energy. Our measurements agree well with the modeling. A new mode converter links the waveguides of low and high confinement. Three solutions have been found to correct the polarization sensitivity of the waveguides: the lateral implantation, the artificial anisotropy of the core and the rotation of the polarization state. Finally, spectral filters in amplitude or in phase are synthesized using segmented planar waveguides

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Haquin, Hervé. "Verres et guides d'onde de fluorozirconates dopés Er3+ ou Tm3+. Application à l'amplification optique." Rennes 1, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006276.

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Анотація:

Des guides d'onde planaires et canalisés ont été réalisés par échange ionique F-/Cl- sur des verres ZBLA (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3) pour l'amplification optique dans la bande C (1530-1560 nm). Les paramètres temps et température ont été déterminés. Les paramètres opto-géométriques de guides d'onde canalisés monomodes ont été mesurés. Les propriétés spectroscopiques de verres dopés Er3+ ont été étudiées dans le but de déterminer les paramètres clef de l'amplificateur optique à 1,55æm. Afin de tirer parti des diodes laser à forte puissance pour le pompage à 980 nm, nous avons utilisé le codopage Er3+/Ce3+ et Er3+/Yb3+ des guides d'onde. Un gain on/off de 3,9 dB/cm a été démontré à 1530 nm dans un guide d'onde canalisé codopé Er3+/Ce3+. Les pertes par propagation ont été estimées de l'ordre de 0,3 dB/cm à 1,58 æm. Des verres massifs ZBLAN (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF) dopés Tm3+ ont également été étudiés afin d'obtenir une émission laser autour de 1,8 æm. Un rendement de pente a été trouvé égal à (= 8,6 % et le seuil de la puissance de pompe incidente autour de 130 mW.

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Meffre, Wilfrid. "Guides d'onde d'oxydes dopés terres rares, élaborés par MO-CVD à source liquide, pour des applications en optique intégrée." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0129.

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Анотація:

Ces dernieres annees, l'essor considerable des telecommunications necessite des debits d'information toujours plus eleves. Une des voies de recherche consiste a ameliorer les amplificateurs optiques inseres a intervalles reguliers dans les liaisons par fibres optiques. Dans ce but, des couches minces d'oxydes d'aluminium (ou alumine, al 2o 3) et d'yttrium (ou yttria, y 2o 3) dopes avec des elements de terres rares (erbium, ytterbium) ont ete elaborees. Les techniques utilisees sont des procedes de depots chimiques en phase vapeur a partir de precurseurs organometalliques (mo-cvd), et a source liquide. L'un est un procede atmospherique assiste par aerosol. Le principe du second repose sur l'evaporation flash de micro quantites de solution a basse pression (quelques torrs). Ces deux procedes ont ete developpes au laboratoire. Les couches d'alumine sont amorphes quelques soient les temperatures d'elaboration et de traitements thermiques post-depots (jusqu'a 1000\c). Celles deposees sur un substrat de silice et ayant une epaisseur de 2 m constituent des guides d'onde plans monomodes a 1. 55 m. Plusieurs phenomenes d'up-conversion ont ete mis en evidence dans les spectres de fluorescence visible de l'erbium dans l'yttria. Pour ce materiau, une duree de vie du niveau 4i 1 3 / 2 de l'erbium de 7. 50. 5 ms a ete mesuree. Cette valeur est comparable a celle qui a ete obtenue sur des couches elaborees par un procede physique, voire a celle issue d'un echantillon massif. Enfin, deux systemes binaires y 2o 3-al 2o 3 et y 2o 3-p 2o 5 ont ete etudies afin de remedier au principal inconvenient de l'yttria, a savoir l'etroitesse de la bande de gain.

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Haquin, Herve. "Verres et guides d'onde de fluorozirconates dopes Er3+ ou Tm3+- applications a l'amplification optique." Phd thesis, Université Rennes 1, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006276.

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Анотація:

Les verres à basse énergie de phonons, tels que les verres de fluorozirconates, restent à ce jour des matériaux d'avenir pour leur potentiel en optique active, en particulier pour les systèmes amplificateurs et lasers. Il existe aujourd'hui une demande croissante de systèmes optiques intégrés pour distribuer le haut débit d'informations dans les réseaux métropolitains et locaux des télécommunications. C'est pourquoi des guides planaires ont été réalisés par échange ionique F-/Cl- sur des verres ZBLA (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3) pour l'amplification optique dans la bande C (1530-1560 nm) des télécommunications. Après avoir déterminé précisément les paramètres temps et température pour l'obtention de guides monomodes à 1,55 µm sur guides plans, des guides canalisés ont été obtenus par un processus de photolithographie, adapté aux verres de fluorures, utilisant un masque de silice. Les paramètres opto-géométriques des guides canaux ont été mesurés. Les propriétés spectroscopiques des verres dopés Er3+ ont été étudiées dans le but de déterminer les paramètres clefs de l'amplificateur optique à 1,55 µm. Afin de tirer parti des diodes laser à forte puissance pour le pompage à 980 nm, les codopages Er3+/Ce3+ et Er3+/Yb3+ ont également été étudiés. Les transferts d'énergie dans ces systèmes codopés se sont révélés efficaces. Un gain "on/off" de 3,9 dB/cm a été démontré à 1530 nm dans un guide canalisé monomode codopé Er3+/Ce3+, avec une dépendance linéaire à la puissance de pompe. Les pertes par propagation ont été estimées de l'ordre de 0,3 dB/cm. Ces résultats sont prometteurs et permettent d'envisager un futur développement de ces systèmes amplificateurs. Par ailleurs, des verres massifs ZBLAN (ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF) dopés Tm3+ ont également été étudiés dans le but d'obtenir une émission laser autour de 1,8 µm. Un rendement de pente a été trouvé égal à η = 8,6 % et le seuil de la puissance de pompe incidente autour de 130 mW, pour un verre dopé 3% Tm3+ l'épaisseur 4 mm, sous excitation à λ = 792 nm.

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Barety, Jean-Philippe. "Génération du second harmonique dans des guides d'ondes réalisés par échange protonique dans le Niobate de Lithium." Nice, 1986. http://www.theses.fr/1986NICE4018.

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Анотація:

Ce mémoire présente les résultats récents concernant d'une part la réalisation de structures de guidage fiables dans le Niobate de Lithium par la technique d'échange protonique ; d'autre part, l'utilisation de telles structures pour des expériences de génération du second harmonique utilisant le coefficient d33 du Niobate de Lithium

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Bellini, Robert. "Étude théorique et expérimentale de guides optiques à base de polymères pour la réalisation de commutateurs électro-optiques." Lille 1, 2000. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/502d480b-7f97-4cc7-8ac6-ddbec62629c0.

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Анотація:

Les commutateurs optiques sont des composants fondamentaux dans la majorité des systèmes photoniques pour la transmission de données. Différents dispositifs intégrés ont été réalisés en matériaux semi-conducteurs, nous avons choisi la voie des polymères en espérant améliorer les pertes d'insertion. Cette rédaction présente les aspects théoriques de conception de guides optiques et d'interconnexions fibre/guide et laser/fibre, puis le développement d'une technologie compatible à celle utilisée pour la fabrication iii-v et adaptée aux polymères. Le point clef, parallèlement à la définition de structures de commutation adéquates aux matériaux organiques disponibles, est l'amélioration des interconnexions optiques, c'est-à-dire le couplage avec la fibre ou entre guides. Nous avons alors développé un concept de structure photonique qui s'étend naturellement aux transitions optiques fibre/composant et à l'hybridation. Les réalisations (guides, taper, coupleur 3 db) montrent l'intérêt de telles structures pour les éléments passifs mais aussi pour des composants actifs. Ce type de dispositif fait l'objet d'un brevet déposé avec thomson-csf detexis.

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Orignac, Xavier. "Fabrication et caractérisation de guides d'ondes sol-gel dopés terres-rares pour la réalisation d'amplificateurs optiques intégrés." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0014.

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Анотація:

Des amplificateurs sont necessaires a la regeneration du signal dans les lignes de transmission a grandes distances. Les amplificateurs optiques permettent de conserver la bande passante des systemes de transmission. Ils sont d'ores et deja disponibles commercialement sous forme de fibres dopees erbium, mais occupent un volume important et ne permettent pas la combinaison de plusieurs fonctions. Une alternative peut etre envisagee en transposant les principes des fibres dopees erbium a des amplificateurs integres. Un marche potentiel de grande ampleur existe pour de tels composants. Cette these est une premiere tentative de fabrication de tels amplivateurs par le procede sol-gel, dans une matrice vitreuse de sio#2-tio#2. Une premiere partie pose la problematique de l'etude et expose les parametres a optimiser : il faut augmenter le temps de vie du niveau metastable et la concentration d'auto-extinction des ions erbium, diminuer l'attenuation des guides, et controler l'epaisseur et l'indice des depots sol-gel. Dans une deuxieme partie, le processus de fabrication des guides est decrit et chaque etape du processus est analysee de facon a etudier son influence sur les parametres a optimiser. Dans la troisieme partie, on montre comment le processus de fabrication est oriente pour obtenir la meilleure qualite de guide possible. Les resultats obtenus sont presentes. Une etude preliminaire a ete effectue avec du neodyme. Une concentration d'auto-extinction de 1% atomique en neodyme et un temps de vie de fluorescence de 375 s a faible concentration sont atteints dans des guides plan. Avec l'erbium, la concentration d'auto-extinction est de 0. 6 % atomique, et un temps de vie de 6 ms est trouve a faible concentration. Une premiere mesure de gain sur des guides canaux donne 3 db de gain interne a 1531 nm. Le gain est constant sur 25 nm. Le procede sol-gel est une alternative aux technologies deja existantes (fhd et pecvd) pour l'integration d'amplificateurs optiques sur silicium. Ses capacites a fournir des amplificateurs de bonne qualite devraient etre mises en evidence par des etudes complementaires. Des solutions sont proposees.

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Mahé, Hind. "Contribution à l'étude de la réalisation de fonctions électro-optiques intégrées en polymère." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1E009.

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Анотація:

L’évolution des télécommunications, est accompagnée par une recherche permanente d’amélioration des performances des fonctions optiques de traitement du signal, dont la fonction de modulation. La tendance actuelle réside dans la recherche de composants optoélectroniques opérant à plus de 40 Gbit/s pour optimiser la capacité des liaisons optiques. C’est pour cela, récemment, qu’ont été introduits de nouveaux formats de modulation multiniveaux, qui permettent d’augmenter les débits des modulateurs qui sont limités en bande passante, tels ceux à base de LiNbO3 majoritairement utilisés dans les réseaux actuels. Toutefois, sans avoir recours à ces formats et tout en conservant de faibles tensions de commandes, il est possible de disposer de larges bandes passantes (proches de 100 GHz), en exploitant d’autres matériaux comme les polymères à fort coefficient électro-optique. C’est dans ce contexte que s’inscrivent les travaux présentés dans ce manuscrit. La thèse comprend ainsi la conception et la réalisation technologique de guides intégrés monomodes en polymère, incluant des matériaux organiques fortement non linéaires, en vue d’exploiter l’effet Pockels pour la modulation électro-optique à haute fréquence. Dans un premier temps, une étude bibliographique consacrée aux différents types de modulateurs optiques présents sur le marché actuel, nous a guidés dans le choix de nos matériaux, ainsi que de la technologie de réalisation. Une étude de simulation menée en amont, nous a permis de déterminer les dimensions du guide répondant à nos critères. Par ailleurs, dans le souci de réduire la tension de commande ainsi que les pertes optiques totales, nous avons mené une étude d’optimisation de la structure, tenant compte des pertes par effet plasmon dans les électrodes métalliques et les fuites par couplage dans le substrat de silicium. Enfin, nous présenterons nos travaux consacrés à l’étude de la réalisation de guides d’ondes en polymère électro-optiques. Deux voies ont été investiguées. L’une privilégie la stabilité du coefficient électro-optique, grâce à un polymère greffé réticulable, le PAS1. L’autre voie est celle d’un système « guest-host », composé d’un chromophore à fort potentiel électro-optique, le CPO-1, pour lequel deux matrices polymère à haute température de transition vitreuse ont été choisies. Le polycarbonate amorphe « APC » et le poly(Méthacrylimide de Méthyle ) « PMMI ». Les résultats obtenus avec chaque structure, sont présentés et analysés

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Olivier, Ségolène. "Nouvelles structures miniatures dans des cristaux photoniques bidimensionnels planaires pour les fonctions de l'optique intégrée." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066454.

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Dematteo, Caulier Ophélie. "Photo-inscription de guides d'onde dans les verres de chalcogénures." Thesis, Littoral, 2014. http://www.theses.fr/2014DUNK0363/document.

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Les travaux de cette thèse ont eu pour but la conception de guides d'onde dans des verres de chalcogénure, par une technique de photo-inscription. Celle-ci consiste à focaliser un laser femtoseconde dans le matériau et de l'interaction lumière-matière, il en résulte une variation d'indice de réfraction (Δn) permanente. Cette technique est rapide, en une seule étape et ne nécéssite pas l'intervention de processus chimique. De plus, elle permet la réelle conception de dispositifs en trois dimensions. Deux verres ont été étudiés, le GeGaS et l'As₂S₃. Les phénomènes responsables de ces modifications ont été étudiés et décrits pour chacun des verres. Dans le premier verre, la propagation d'un faisceau sous la forme de filament a été mise en évidence. Du déplacement des charges, il découle une modification de la structure du réseau vitreux qui conduit à une variation d'indice positive. Cette As₂S₃ a été étudiée et il a été montré que son amplitude est contrôlable au travers du taux de répétition du laser ou de la vitesse de déplacement de l'échantillon, alors que son diamètre reste constant indépendamment des conditions expérimentales. Dans le deuxième verre, des effets d'origine thermique ont été mis en évidence. Pour ce verre d'As₂S₃, alors que les Δn obtenues classiquement sont négatives, l'utilisation d'une trajectoire hélicoïdale innovante a mené à la réalisation de guides d'onde. Après une analyse systématique des différents paramètres expérimentaux, une maîtrise de l'amplitude de Δn et du diamètre du guide a été obtenue. Ainsi, des guides d'ondes monomodes, avec des propriétés équivalentes à l'état de l'art, ont été réalisé en une seule étape
This thesis aimed at the waveguide conception in chalcogenide glass, with a photo-writing technique. This one consists on a laser focus into the material, from the light-matter interaction it results a permanent refractive index variation (Δn). This technique is fast, single step and it doesn't require any chemical process intervention. Furthermore it really enables the three dimensional devices design. Two glasses were studied, one is the GeGaS and the other the As₂S₃. The responsible phenomena of these modifications was studied and described for each of the glasses. In the first one, the beam propagation on a filament form was highlighting. From the charge displacement, it ensues a modification of the glassy network structure which leads to a positive index variation. This Δn was studied and it was shown that its amplitude is controllable trhough the laser repetition rate or with the sample displacement velocity while its diameter remains constant independently of the experimental conditions. Into the second glass, effects of thermal origin were highlighted. For this As₂S₃ glass, while classical photo-writing Δn are negative, the use of an innovative helical trajectory led to the waveguide conception. After a systematic analysis of the experimental parameter influence, a control of the Δn amplitude and of the waveguide diameter was obtaines. So, monomode waveguides, with equivalent properties to the state-of-the-art, were realized in a single step

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Vinchant, Jean-François. "Intégration monolithique de photodétecteurs et de guides optiques sur matériaux III-V." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10023.

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L'objet de cette thèse est de présenter l'étude théorique et expérimentale de l'intégration monolithique de photodétecteurs et de guides optiques sur matériaux III-V. Après avoir rappelé les principales propriétés électroniques et optiques des matériaux III-V qui régissent le comportement d'un photodétecteur-guide, nous présentons les différents types de photodétecteurs et les éléments de base de l'optique integrée qui permettent une telle association, ainsi qu'un état de l'art de l'intégration monolithique de photodétecteurs et de guides optiques. A l'issue de cette première analyse, nous développons une modélisation des phénomènes de couplage optique au sein d'un photodétecteur-guide. Nous mettons alors en évidence et expliquons le comportement oscillatoire du coefficient d'absorption d'un tel dispositif en fonction de l'épaisseur de la couche absorbante déposée sur le guide optique. Aussi, nous montrons l'importance de ce phénomène pour obtenir une structure compacte. Ensuite, nous dégageons un prolongement de notre modèle optique en étudiant le comportement électronique d'un photodétecteur-guide. Nous proposons une approche de ce comportement que nous appliquons au pin-guide, en montrant les influence des différentes contributions qui régissent les performances dynamiques de ce dispositif. Enfin, nous démontrons expérimentalement, après l'avoir validée théoriquement, la faisabilité de photodétecteurs compacts integrés à un guide optique. Notamment, nous avons réalisé un photodétecteur métal-semiconducteur-métal intégré à un guide optique dont les propriétés de compacité (une couche absorbante de 100 m de long et de 0,2 m d'épaisseur pour une efficacité de couplage de 0,9) et les performances dynamiques (15 ghz de bande passante) sont les meilleures rapportées à ce jour

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Moncond'huy, Thomas. "Développement de guides d'ondes absorbants saturables pour la réalisation de lasers Q-switch en optique intégrée sur verre." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT019/document.

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Анотація:

Le laser est devenu un outil très riche depuis sa création en 1960. Ses applications sont très variées et il a intégré tous nos outils du quotidien. Décliné sous leur forme impulsionnelle, les lasers se sont encore ouverts d'autres champs d'application tels que l'usinage, la découpe, le marquage ou le nettoyage de matériaux; ou encore la médecine et le bien-être et également les capteurs et notamment les capteurs embarqués. Les lasers impulsionnels à déclenchement passif (Q-Switch) sont tout particulièrement adaptés à ce dernier champ d'application de par leur suffisance énergétique, utilisant l'énergie du laser lui-même pour créer des impulsions lasers très énergétiques dont la durée est de l'ordre de la nanoseconde. Les lasers réalisés sur substrat de verre se sont avérés également très adaptés à la fabrication de dispositifs de captation embarquée : ils montrent une grande stabilité, de fortes résistances mécanique et chimique les rendant utilisables dans un large panel de conditions environnementales. A l'IMEP-LaHC, des lasers réalisés par échange d'ions argent/sodium dans des substrats de verre phosphate dopés à l'erbium et à l'ytterbium ont été réalisés. Des lasers impulsionnels ont également été réalisés en utilisant cette technologie de guides d'ondes planaires en interaction avec des couches minces d'acétate de cellulose dopé à un colorant nommé BDN possédant les propriétés d'absorption saturable nécessaires à la naissance d'un comportement Q-Switch. Ces lasers permettent déjà de s’orienter vers la captation embarquée. Cependant, certaines applications nécessitent encore plus de puissance et surtout une meilleure résistance à l'environnement que celle proposée par l'acétate de cellulose. Afin de répondre à toutes ces attentes, nous présentons dans ce manuscrit la fabrication d’absorbants saturables à partir de matrices sol-gel et dopées au BDN afin de créer des guides d'ondes absorbants saturables. Des méthodes de caractérisation et des simulations spécifiques d’absorption saturable sont développés afin de décrire le comportement de tels dispositifs et d’évaluer la pertinence du choix de telles matrices alliées au colorant BDN afin de créer des lasers Q-Switch en optique intégrée sur verre
Since its creation in 1960, laser has become a really useful tool. Lasers are very versatile and they has become part of many of our everyday life tools. Coming in their pulsed form, lasers have opened-up others fields of application such as machining, cutting, marking or cleaning materials; or medicine and well-being and also sensors and in particular embedded sensors. Passively Q-Switched lasers are particularly adapted to this last field of application thanks to their energetic self-sufficiency, using the energy of the laser itself to create very energetic laser pulses whose duration order is about the nanosecond. The lasers made on optical glass wafers have also proved very suitable for the manufacture of on-board sensing devices: they show great stability, strong mechanical and chemical resistance, making them usable in a wide range of environmental conditions. At IMEP-LaHC, lasers made by silver / sodium ion exchange in erbium and ytterbium doped phosphate glasses were made. Pulsed lasers have also been realized using this planar waveguide technology in interaction with thin films of cellulose acetate doped with a dye named BDN, having the saturable absorption properties needed for the emergence of Q –Switch operation. These lasers can already address on-board sensing applications. However, some applications require even more power and above all a better environmental resistance than that proposed by cellulose acetate. In order to meet all these expectations, we present in this manuscript the production of saturable absorbers from BDN-doped sol-gel matrices to create saturable absorber waveguides. Specific characterization methods and saturable absorption simulations are developed to describe the operation of such devices and to evaluate the relevance of the choice of such matrices allied with BDN dye in order to create glass integrated Q-Switched lasers

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Choueikani, Fadi. "Etude des potentialités de couches minces sol-gel dopées par des nanoparticules magnétiques pour la réalisation de composants magnéto-optiques intégrés." Saint-Etienne, 2008. http://www.theses.fr/2008STET4010.

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Le travail de thèse est consacré à l'étude des potentialités magnéto-optiques de couches minces élaborées par voie sol-gel organique-inorganique et dopées par des nanoparticules magnétiques dans le but de réaliser des composants à effet non réciproque en configuration guidée tel que l'isolateur optique. Le choix de la voie sol-gel se justifie par sa qualité de chimie douce et son aptitude à élaborer des guides de faible indice pour une épaisseur ajustable. L'intérêt porté aux nanoparticules magnétiques s'explique par l'effet magnéto-optique intéressant qu'elles présentent. La finalité de la thèse consiste à réaliser la conversion entre les modes TE-TM. Deux paramètres doivent donc être contrôlés finement pour obtenir un guide d'onde planaire ayant des effets magnéto-optiques intéressants : la biréfringence modale et la rotation de Faraday. Les résultats obtenus montrent une très forte potentialité de la matrice sol-gel dopée. Il s'agit d'une rotation Faraday spécifique de 250°/cm et une biréfringence modale de 10-4 ce qui permet de prévoir potentiellement un taux de conversion s'élevant à 80 %. De plus, l'application d'un champ magnétique pendant la gélification des couches induit une forte diminution de la biréfringence ce qui permet de prévoir un accord de phase. Une conversion de mode totale est donc potentiellement réalisable. D'autre part, la courbe de la rotation Faraday présente un cycle d'hystérésis caractérisé par une rotation rémanente de 40 % de la valeur de la rotation à saturation, soit θr = 100°/cm. L'existence d'une telle rotation sans aucun champ appliqué ouvre la voie à la réalisation de composants auto-polarisés
The thesis is devoted to the study of the magneto-optical potentiality of thin films made of magnetic nanoparticles embedded in organic-inorganic sol-gel matrix, which can be used to develop components that have a non reciprocal effect such as optical isolator. Sol-gel gateway allows the fabrication of waveguides of low refractive index and controlled thickness. Its soft chemistry quality made the compatibility with classical integrated technology easier and especially the technology on glass. Concerning the magnetic nanoparticles, they are used to give to the sol-gel matrix an interesting magneto-optical effect. The purpose consists to realize the TE-TM mode conversion. Therefore, two parameters must be controlled : the modal birefringence and the Faraday rotation of the material. Results show that the sol-gel matrix doped with magnetic nanoparticles have an interesting potentiality illustrated by a specific Faradray rotation around 250°/cm and a modal birefringence of 10-4. The combination between these two values allows a conversion rate up than 80 %. In addition, the application of an orthogonal magnetic field during the sol-gel gelation phase induces a decrease of the mode birefringence which allows the possibility to realize a phase matching and a totally efficient mode conversion. Furthermore, the Faraday rotation curve possess a hysteresis phenomena which is characterized by a spontaneous effect around 40 % of the magnitude of the saturated Faraday rotation, that is θr = 100°/cm. The existence of the residual Faraday rotation without any applied magnetic field opens the way to realize auto-polarized components

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Xu, Xiaolun. "Integrated Nanoemitters on Glass-based Waveguides by Photopolymerization." Thesis, Troyes, 2020. http://www.theses.fr/2020TROY0026.

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Les nano-émetteurs et les nanosources de lumière sont des éléments essentiels pour les dispositifs photoniques. L'une des principales exigences est la capacité d'intégrer des nano-émetteurs sur des emplacements de puces optiques spécifiques. De nombreuses approches ont été explorées pour la réalisation pratique de dispositifs photoniques évolutifs. Cependant, ces méthodes présentent certaines limites, comme des opérations compliquées, des coûts de fabrication élevés et de multiples étapes de fabrication. Cette thèse vise à explorer la faisabilité de l'intégration de nanoémetteurs basés sur des nanocomposites de polymères à points quantiques sur des substrats optiques à base de guides d'ondes en verre à échange d'ions par un processus de photopolymérisation. Nous avons fabriqué les crêtes de polymère à points quantiques de taille contrôlée sur les guides d'ondes en effectuant la photopolymérisation directe induite par le laser vert couplé au guide d'ondes avec une puissance laser et un temps d'exposition contrôlés. Nous avons réussi à fabriquer un nanocomposite de polymère à points quantiques uniques directement sur un guide d'ondes à échange d'ions grâce à la technique d'impression laser développée, basée sur la polymérisation à deux photons. L'émission couplée au guide d'ondes des points quantiques à l'intérieur du nanocomposite a été démontrée par les résultats de nos mesures de photoluminescence. Ce travail fournit une expérience expérimentale primaire pour nos travaux futurs
Nanoemitters and nanosources of light are crucial elements for photonic devices. one of the key requirements is the ability to integrate nanoemitters onto specific optical chip locations. Many approaches have been explored for the practical realization of scalable photonic devices. However, these methods have some limitations such as complicated operations, high manufacturing costs, and multiple fabricating steps. This thesis aims to explore the feasibility of integrating nanoemitters based on quantum dots-polymer nanocomposites onto glass ion-exchanged waveguides-based optical substrates by photopolymerization process. We fabricated the size-controlled quantum dots-polymer ridges on top of waveguides by conducting the direct photopolymerization induced by the waveguide-coupled green laser with controlled laser power and exposure time. We succeeded in fabricating a single quantum dots-polymer nanocomposite directly on an ion-exchanged-waveguide by the developed laser printing technique based on two photon polymerization. The waveguide-coupled emission from the quantum dots inside the nanocomposite was demonstrated by our photoluminescence measurement results. This work provides primary experimental experience for our future work

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Cherfi, Djamila. "Structures intégrées sur InP pour la commutation optique." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10188.

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L’objectif de ce travail est d’étudier les différents types d’intégration à base de guides optiques sur InP permettant d’aboutir à une matrice de commutation optique 2x2. Pour cela, nous avons tout d’abord étudié l’intégration monolithique de guides InP et de guides diélectriques à très fort confinement. La partie active est composée de guides sur InP et la partie passive de guides diélectriques qui jouent le rôle d’adaptateur de mode tout en étant très compact. Malgré tous les efforts technologiques et théoriques développés pour aboutir à l’objet convoité, il apparaît que l’intégration monolithique ne nous permet pas pour le moment d’aboutir à des pertes compatibles avec les besoins industriels. Cependant, ces travaux nous ont permis d’aboutir à une nouvelle structure de guide sur InP qui se couple parfaitement avec les guides sur verre de la société Teem Photonics. C’est donc cette approche que nous avons retenu, qui permet d’aboutir à un dispositif complètement fibré à faibles pertes d’insertion. Il est cependant nécessaire de démontrer l’aptitude de ce nouveau guide à la commutation. Nous avons donc conçu et réalisé des commutateurs DOS utilisant ce nouveau guide. Leurs caractérisations montrent l’intérêt de ce guide pour la commutation optique
The aim of this work is the study of different ways of integration based on InP optical waveguides to obtain 2x2 optical switching matrixes. For this purpose, we started with the monolithic integration of InP waveguides and highly confinement dielectrics waveguides. The active part is composed of InP waveguides and the passive part is constituted of dielectric waveguides which are tapered and very compact. In spite of strong theoretical and technological efforts developed to reach our target up to now monolithic integration doesn’t lead to low insertion losses fitting with industrial needs. Nevertheless, we designed and fabricated a new InP waveguide which allows a good coupling with glass waveguides of Teem Photonics company. Finally, we designed and fabricated a Digital Optical Switch with the new InP waveguide. Its characterizations proved the advantage of this waveguide for the optical switching

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Meunier, Jean-Pierre. "Analyse de la propagation dans les guides d'ondes optiques à l'aide d'une méthode de projection." Saint-Etienne, 1986. http://www.theses.fr/1986STET4002.

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Différentes structures possibles de guides d'ondes optiques. Equations générales qui régissent la propagation linéaire dans les guides d'ondes diélectriques à symétrie cylindrique. Recherche des solutions du problème des modes guides dans un sous-espace de dimension finie judicieusement choisi. Résolution numérique pour diverses structures de guides. Potentialités de la méthode de Ritz-Galerkin

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Salas-Montiel, Rafael. "Sources lasers pulsées en optique intégrée sur verre." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0024.

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Ce manuscrit rapporte les travaux concernant l'étude, la réalisation et la caractérisation de sources lasers pulsées hybrides par modulation passive des pertes en optique intégrée sur verre. Nous avons démontré la faisabilité d'un laser pulsé hybride par modulation passive de pertes. Ce laser est constitué d'un guide d'ondes amplificateur sur verre phosphate dopé avec des ions de néodyme et d'une couche de polymère dopée d'un absorbant saturable BDN au dessus des guides d'ondes amplificateurs. La cavité du laser est complétée par deux miroirs diélectriques placés aux bouts des guides d'ondes. Nous avons mesuré 2,0 :t 0,1 ns de durée d'impulsion pour 180 :t 5 mW de puissance de pompe en entrée. Le taux de répétition varie entre 5 et 50 kHz pour des puissance de pompe en entrée comprises entre 110 et 260 :t 5 mW. L'énergie par impulsion calculée est de 50 :t 4 nJ d'ou une puissance crête de 20 :t 3 W. Les perspectives de ce travail portent principalement sur la réalisation de lasers pulsés DFB hybrides par modulation passive des pertes et de lasers à verrouillage des modes
The development of integrated pulsed laser sources showing similar performances to those of bulk lasers represents a solution for applications in medicine, metrology and research where small size and robustness are required. Furthermore, the possibility to integrate both passive and active functions on the sa me substrate together with a high coupling efficiency with optical fibres makes these kinds of sources an attractive solution. This manuscript reports the study, realisation and characterisation of glass integrated optics hybrid passively Q-switched waveguide lasers. We have demonstrated the successful operation of a hybrid passively Q-switched waveguide laser. This laser is composed of a waveguide amplifier made of a Nd-doped phosphate glass combined with a saturable absorber cladding. The laser cavity was provided by two dielectric mirrors attached to the facets of the waveguides. An optical pulse width of 2. 0 :t 0. 1 ns was obtained for 180 :t 5 mW of launched pump power. The repetition rate ranges from 5 to 50 kHz for 110 to 260 :t 5 mW of launched pump power. The perspectives of this work could be the realisation of hybrid passively DFB Q-switched waveguide lasers and hybrid passively mode-Iocked waveguide lasers

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Maalouf, Azar. "Contribution à l'étude des procédés de réalisation de circuits intégrés optiques en matériaux polymères." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00456179.

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Au laboratoire, cette thèse fait suite à des modélisations sur des fonctions passives intégrées optiques à base de micro-résonateurs en anneaux. Pour les réaliser, une étude de toutes les étapes de réalisation de circuits en polymère a été effectuée. Les objectifs sont l'obtention de guides arêtes, ridge monomodes avec des performances acceptables et la miniaturisation de fonctions avec les matériaux et technologies envisageables au CCLO. Des points bloquants ont été identifiés au départ, tels que le manque d'adhérence entre matériaux, les incompatibilités technologiques et optiques entre polymères, les phénomènes liés au procédé occasionnant des pertes optiques excessives. Après un état de l'art sur les polymères pour guides d'ondes optiques, le manuscrit présente les travaux spécifiques sur le choix des matériaux et l'évaluation de l'adhérence de polymères amorphes sur les substrats envisagés, ainsi que la qualité et la reproductibilité des dépôts et leur gravure sèche par plasma. L'analyse de l'apparition de défauts de surface des films et " ridge " ainsi que les solutions trouvées pour les éliminer, sont plus particulièrement développés. L'adaptation de la photolithographie classique en UV proche est détaillée pour atteindre des tailles de motifs submicroniques. Les résultats des méthodes d'analyse entreprises pour discriminer les différents facteurs de pertes optiques en propagation sont discutés. Enfin, les réalisations de guides monomodes à base de polymères méthacryliques pour le coeur ainsi que les premières structures de filtres et multiplexeurs en micro-résonateurs intégrés en anneaux et à faible intervalle spectral libre (1-3nm) sont présentées et analysées.

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Jin, Guanghai. "Nouvelles techniques de modélisation optique : application à quelques composants d'optique intégrée." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10212.

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Partant du principe de la methode des faisceaux propages, nous avons d'abord implemente un nouvel algorithme fonde sur la methode implicite a direction alternee, et permettant une analyse vectorielle et tridimensionnelle de la propagation lumineuse. Nos analyses montrent qu'il est rapide, precis et stable. Cet algorithme a ensuite ete adapte aux coordonnees cylindriques afin de simuler la propagation dans les guides courbes. Puis, en vue de permettre le traitement des reflexions multiples sur des interfaces de direction quelconque, et des diffractions a grand angle, nous avons ameliore la methode des faisceaux propages temporelle. Le probleme que nous avons ensuite considere est celui des reflexions frontales, traitees a l'aide de la methode des faisceaux propages a transformee de fourier rapide (fft). Ceci nous a amenes a modeliser le comportement des structures antireflechissantes et des reseaux. Puis nous avons mis au point une approche originale de la bpm bidirectionnelle permettant l'etude des reflexions sur interface non purement perpendiculaire a l'axe de propagation. L'ensemble des outils realises nous a permis la conception d'un monolithe laser-guide en simulant les reflexions multiples entre le laser grave et le guide dielectrique. Enfin, nous avons concu un interferometre de type mach-zehnder integre sur gaas destine aux systemes fondes sur la modulation de coherence d'une onde optique guidee. L'element remarquable de cet interferometre est un guide courbe de rayon faible dont le fort confinement lateral diminue les pertes d'energie pendant la propagation et aux connexions avec les guides droits. Meme l'influence des rugosites des interfaces est abordee avec succes.

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Aubert, Sébastien. "Etude de guides d'ondes intégrés sur verre par microscopie optique en champ proche utilisant des sondes diffusantes sans ouverture." Troyes, 2003. http://www.theses.fr/2003TROY0008.

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Observer la propagation de la lumière dans les structures guidantes est difficile voire impossible avec des dispositifs optiques standards. La microscopie optique en champ proche permet cette observation en utilisant des sondes fabriquées à partir de fibres optiques étirées. On parle de sondes à ouverture optique. Nous proposons, dans cette thèse, pour la première fois, de réaliser ces études avec des sondes de la microscopie à force atomique, métalliques ou semi-conductrices. On parle alors de sondes sans ouverture optique. Un microscope optique en champ proche à sonde sans ouverture a donc été développé à partir d'un AFM commercial et utilisé pour la caractérisation de guides d'ondes réalisés par échange d'ions. Après avoir montré comment détecter un champ évanescent en utilisant le mode contact intermittent de l'AFM et une détection synchrone, le processus de formation des images est analysé en détail. Il met en évidence un effet interférométrique entre le champ guidé, diffusé par la sonde et la lumière diffusée par les défauts de surface. Un tel microscope peut alors conduire à la détermination des grandeurs caractéristiques d'une structure guidante : cartographie du champ propagé, profils de mode en sortie de composant, mesure de constantes de propagation. Nous présentons le montage expérimental, les résultats sur la caractérisation de guides d'ondes confinés, l'observation du déséquilibres d'une jonction Y et le développement d'une détection interférométrique hétérodyne pour améliorer les performances
The light propagation in waveguides cannot be directly observed using far field optics. Optical near-field microscopy allows this observation using tapered optical fiber probes. These probes are called aperture probes. In this thesis, we present for the first time the use of metallic of silicon atomic force microscope probes for the same application. These probes are called apertureless probes. An apertureless scanning near-field optical microscope has been developed from a commercial atomic force microscope and used in order to study ion exchange optical integrated devices. After we show how this set-up can detect an evanescent field using the tapping mode and a lock-in, the image formation process is analyzed in detail. It points out an interference effect between the field scattered by the probe and the field scattered by defects closed to the probe. This microscope then leads to the mapping of propagating field, the measurement of mode profiles at the component output and the determination of progatating constants. We show the experimental set-up, results for a straight waveguide, the imaging of a Y junction imbalance and we present a heterodyne interferometric detection to improve performances

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Begou, Thomas. "Conception, réalisation et caractérisation de composants photoniques intégrés à base de matériaux diélectriques élaborés par procédés plasmas." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2109.

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Ce travail de thèse est consacré à la conception, la réalisation et la caractérisation de composants photoniques intégrés à base de matériaux diélectriques élaborés à basse température, sur substrat silicium, par procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD). La fonction principalement visée est le guidage optique en configuration monomode. Les guides d'ondes sont conçus et simulés par des approches analytiques, déduites du formalisme des ondes électromagnétiques de Maxwell. Cette étape conduit aux dimensionnements du cœur et de la gaine de structures multi ou monomodales. Une première famille de guide de type Si/SiO2/SiOxCyHz est développée à partir de matériaux organosiliciés élaborés en plasma de mélange oxygène/hexaméthyldisiloxane. La caractérisation optique de ces films est réalisée par ellipsométrie spectroscopique. Les pertes optiques, associées à une propagation monomode transverse électrique (TE) ou transverse magnétique (TM), sont mesurées à partir d'un banc d'injection micronique équipé d'un laser à 670 nm. De nouveaux matériaux, à base d'oxyde de titane, particulièrement adaptés au développement d'une photonique à fort degré d'intégration (indice de réfraction élevé) ont été synthétisés à partir d'isopropoxyde de titane (TIPT) utilisé avec gaz porteur et dilué dans l'oxygène. Des propriétés potentiellement intéressantes ont été obtenues pour de fortes dilutions du TIPT. Une amélioration sensible des propriétés optiques (nTiO2=2,36 à 633 nm) et une densification des couches sont mises en évidence lorsque les échantillons sont synthétisés avec une faible polarisation radiofréquence (13,56 MHz) appliquée au niveau du porte substrat
This work is devoted to the design, fabrication and characterization of integrated photonic devices based on dielectric materials grown at low temperature, on silicon substrate, by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The functional property mainly aimed is the waveguiding in monomode configuration. Waveguides have been designed and simulated by the way of analytical approaches derived from the Maxwell electromagnetic wave formalism. This step leads to the core and cladding sizing for multi or monomode devices. A first class of Si/SiO2/SiOxCyHz waveguides is developed from organosilicon materials deposited in oxygen/hexamethylidisiloxane plasma. Optical characterization of these thin films is performed by spectroscopic ellipsometry. Optical losses corresponding to a monomode transverse electrical (TE) or transverse magnetical (TM) propagation are measured through a micronic injection bench equipped a 670 nm laser. New materials, close to titanium dioxide, well suited to the development of highly integrated photonics (high value of the refractive index) have been synthesized from titanium isopropoxide (TIPT) used with a carrier gas and diluted in oxygen. Potentially interesting properties have been obtained when the titanium precursor is highly diluted. A significant improvement of the optical properties (nTiO2=2. 36 à 633 nm) and a densification of the layers are observed when the samples are elaborated with a low radiofrequency polarization at the level of the substrate holder

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Li, Ming Jun. "Génération de deuxième harmonique en configuration "Cerenkov" dans les guides d'ondes réalisés par échange protonique dans le niobate de lithium." Nice, 1988. http://www.theses.fr/1988NICE4210.

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Description d'un nouveau procédé de fabrication de guides d'ondes en niobate de lithium (LiNbO indice 3) le double échange protonique qui permet d'obtenir des guides de meilleure qualité. Modélisation de l'interaction non linéaire d'une onde fondamentale guidée et d'une onde harmonique rayonnée, baptisée configuration "Cerenkov", pour le calcul du champ harmonique et du rendement de conversion

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Petitjean, Michae͏̈l. "Etude de microrésonateurs optiques par modes de galerie couplés à des fibres polies sur le côté." Limoges, 2000. http://www.theses.fr/2000LIMO0006.

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Le travail expose dans ce memoire porte sur l'etude d'un filtre optique a bande passante tres etroite, pouvant servir pour le demultiplexage en longueur d'onde (wdm) compose d'une microsphere couplee a deux fibres polies sur le cote. Les microspheres sont des cavites resonantes, dont le diametre est de l'ordre de la centaine de microns, transportant des modes de galerie. Ces modes se propagent a l'interieur de concavites par reflexions totales successives avec peu de pertes. Leurs resonances sont des pics tres etroits dont les coefficients de qualite sont de l'ordre de 10 9. Toutefois, de tres nombreux modes de galerie se propagent dans ces cavites. Les indices effectifs de ces modes de galerie sont tres proches. Leur excitation selective est donc delicate. La solution que nous proposons ici est de realiser des guides optiques monomodes a la peripherie des microspheres. Le mode qui se propage dans la couche guidante sera separe des autres modes de galerie. L'etude theorique des structures composees d'une microsphere autour de laquelle se situe un guide est realisee en decoupant la cavite en tranches cylindriques paralleles. Chaque tranche est assimilee a un guide a gradient d'indice. Au cours de cette etude, nous avons elabore differentes methodes de conception de guides autour de microspheres. Nous avons realise des guides par echange ionique a la peripherie de microspheres de verre sodocalcique, ainsi que des guides par bombardement electronique de la surface de microspheres de silice. Nous avons enfin etudie la possibilite de realiser des guides par depot de couche de solgel sur des microspheres de silice. Les accroissements de l'ecart entre les indices effectifs des modes de galerie d'ordre radial 0 et 1 sont de 2,7. 10 3 pour l'echange ionique et de 1,5. 10 3 pour le bombardement electronique de la silice. Le filtre etudie comprend aussi des demi-coupleurs a fibre que nous avons fabrique et caracterise a l'aide de la methode des liquides d'indice. Cette methode consiste a deposer un liquide sur la partie polie du coupleur et de faire varier son indice pour changer la proportion d'energie dispersee dans le liquide. Nous avons ainsi pu mesurer des epaisseurs de gaine polies a 1 m du cur de la fibre avec une precision de 0,1 m. Nous avons aussi realise un montage permettant de visualiser le spectre de resonance de microspheres de silice. Nous avons pu mesurer des coefficients de qualite de 44000 pour une microsphere de silice de 250 m de diametre.

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Martin, Tifenn. "Air-Filled Substrate Integrated Waveguide (AFSIW) Filters and multiplexers for space application." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0391.

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L'émergence de nouvelles applications micro-ondes et millimétriques dans les secteurs de l'automobile et des communications, y compris l'Internet des objets (IoT), la cinquième génération de mobile (5G) et le nouvel espace, nécessite le développement de nouvelles technologies alternatives offrant un compromis approprié en termes de taille, de poids, de puissance et de coût (SWaP-C). Ce changement de paradigme est essentiellement dû à l'augmentation du débit de données, conduisant à la croissance des différentes bandes passantes. Étant donné qu'un nombre de plus en plus important de systèmes sont en concurrences pour l'occupation du spectre fréquentiel, la communauté des hyperfréquences est poussée à développer de nouveaux systèmes innovants à des fréquences plus élevées avec une efficacité accrue et un degré d’intégration élevé.Ce changement de paradigme a fortement stimulé le développement de systèmes micro-ondes et millimétriques à faible coût, à haute performance, hautement intégrés, compacts et pouvant être produits en masse. Au coeur d'un système, les filtres micro-ondes et millimétriques sont des dispositifs essentiels permettant de sélectionner l'information utile. Les filtres à faibles pertes sont très recherchés dans les circuits d'émission et de réception pour obtenir un rendement élevé et un faible niveau de rapport signal à bruit. La façon conventionnelle d'obtenir de faibles pertes est d'utiliser des résonateurs à haut facteur de qualité. Pour la plupart des applications à haute performance, la technologie des guides d'ondes rectangulaires (RWG) est utilisée pour être conforme aux spécifications sévères requises par l'industrie. Néanmoins, cette technologie devient prohibitive en termes de coût lorsqu'une production de masse est nécessaire. Pour réduire le coût de ces composants, l'utilisation de la technologie émergente des guides d'ondes intégrés au substrat (SIW) a été proposée. Cette technologie bénéficie d’un faible coût de fabrication et est facilement intégrable dans un système basé sur des circuits imprimés. La technologie SIW est une bonne candidate pour les applications qui nécessitant un faible coût avec des performances électriques moyennes, mais pour les applications de hautes performances, comme le nouvel espace, les performances atteintes ne sont pas conformes aux spécifications demandées, ce qui rend l'implémentation de la technologie SIW restrictive pour les applications haute performance.Récemment, le guide d'ondes intégré au substrat rempli d'air (AFSIW), basé sur les procédés standards de circuit imprimé multicouche (PCB), semblerait répondre aux exigences des applications de constellation de satellites, car il offre un compromis entre les technologies classiques RWG et SIW. Cette structure vise à réduire considérablement les pertes d'insertion du milieu de propagation, tout en maintenant le fort aspect d'intégration à faible coût. C'est donc une bonne candidate pour la future génération de charges utiles de satellites.Compte tenu du contexte présenté, les travaux menés au cours de cette thèse de doctorat ont été orientés vers la mise en oeuvre de la technologie AFSIW pour les nouvelles applications spatiales. Une attention particulière a été accordée à la proposition, à l'analyse, au développement et à la mise en oeuvre de concepts novateurs et originaux pour les fonctions de filtrage hyperfréquence. Le travail proposé est basé sur la théorie classique des guides d'ondes en tirant parti des procédés de fabrication standards des circuits imprimés pour permettre le développement de filtres et de multiplexeurs répondant aux spécifications des applications spatiales.Cette thèse de doctorat met en lumière les dernières avancées réalisées dans le développement de filtres hyperfréquences et de multiplexeurs utilisant la technologie AFSIW. Elle détaille, en partant des idées de départ, des démonstrations théoriques, des simulations et des validations expérimentales avec les prototypes fabriqués. [...]
The emergence of novel microwave and millimeter wave applications in the automotive and communication sectors including the internet of things (IoT), the fifth generation of mobile (5G), and the new space, require the development of new alternative technologies providing a suitable tradeoff in terms of size, weight, power, and cost (SWaP C). This change of paradigm is essentially due to the increase of data rate, leading to the growth of bandwidth. As a substantially increasing number of systems are competing for frequency spectrum occupancy, the microwave community is pushed to develop new innovative systems at higher frequency with an increased efficiency.This change of paradigm has highly stimulated the development of low cost, high performance, highly integrated, compact, and mass producible microwave and millimeter wave systems. At the heart of a system, microwave and millimeter wave filters are essential devices allowing to select the desired information. Low loss filters are highly desired in transmitter and receiver circuits to achieve high efficiency and low noise figures. The conventional way to achieve low loss performance is to use high quality factor resonators. For most high performance applications, the air-filled rectangular waveguide (RWG) technology is used to comply with the severe specifications requested by the industry. Nevertheless, this technology becomes prohibitive in terms of cost where a mass production is needed. To reduce the cost of such components, the use of the so called substrate integrated waveguide (SIW) emerging technology has been proposed. This technology benefits from low cost and highly integrated properties. The SIW technology is a good candidate for application that needs low cost with medium insertion loss, but for high performance applications, such as the emerging new space, the achieved performances are not compliant with the severe specifications, making the implementation of the SIW technology for high performance applications restrictive.Recently, the alternative air filled substrate integrated waveguide (AFSIW), based on multilayer printed circuit board (PCB) is expected to fulfill satellite constellation application requirements as it offers a compromise between the conventional RWG and SIW technologies. This structure aims to dramatically reduce the insertion loss of the propagation medium, while maintaining the high integration and low cost aspect. Hence making it a potential good candidate for future generation of satellite payloads.Taking into consideration the presented context, the work carried out during this Ph.D. thesis has been led towards the implementation of the AFSIW for the new space applications. A particular attention has been given to the proposal, analysis, development, and implementation of innovative and original concepts for microwave filtering functions. The proposed work is based on the classic waveguide theory taking advantage of the standard PCB process to allow the development of improved and novel filters and multiplexer for space applications.This Ph.D. thesis highlights the last advances made on the development of microwave filters and multiplexer using the AFSIW technology. This includes the starting ideas, theoretical demonstrations, simulations, and experimental validations with fabricated prototypes. The results of this work are promising and demonstrate the relevance of the technology for its implementation in future satellite payload systems. In fact, a sub system of a satellite payload has been developed in this thesis to answer the need of the European Space Agency (ESA) and the Centre National d’Études Spatiales (CNES). The demonstrated concepts gained from this thesis can be considered as a good base to further develop and popularize the AFSIW technology not only for space applications but also for ground systems

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Marzolf, Eric. "Etude de technologies d'antennes pour les communications millimétriques." Rennes, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAR0005.

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Ces travaux de recherches s'inscrivent dans le cadre du projet COMMINDOR, qui porte sur l'étude de communications millimétriques courte portée à 60 GHz. L'antenne étant un élément-clé dans ces systèmes, plusieurs filières technologiques sont examinées pour mettre en évidence les qualités et les faiblesses propres à chacune d'elles, en terme de performances, d'intégration et de coût. Une technologie de circuit imprimé est mise en oeuvre pour la réalisation d'antennes planaires à bas coût sur un substrat duroi͏̈d. Pour remédier à la faible bande passante et au rayonnement parasite de la ligne, un nouveau mode d'alimentation par guide d'ondes est développé, conférant à l'antenne une adaptation large bande avec peu de pertes. Grâce à une modélisation électromagnétique globale, des antennes actives intégrées sont également conçues dans une filière MMIC et caractérisées sous pointes. Après le report de la puce et l'intégration à proximité des éléments de découplage, le bénéfice du concept actif sur le gain d'antenne et la bande passante est validé lors des mesures de rayonnement.

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Bigeon, John. "Propagation sub-longueur d'onde au sein de nanotubes et nanofils polymères passifs et actifs." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S075/document.

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Dans le domaine de la nanophotonique, la compréhension des phénomènes optiques liés au guidage sub-longueur d'onde dans des structures pleines (nanoﬁls) ou creuses (nanotubes) est un enjeu prioritaire. L'objectif de cette thèse a porté sur l'étude de la propagation lumineuse au sein de nouveaux guides d'onde nanométriques passifs et actifs. Pour cela, des nanoﬁls et nanotubes à base de polymère ont été conçus et élaborés par méthode wetting template. Aﬁn de caractériser leur comportement optique et en particulier la propagation sub-longueur d'onde, de nouveaux outils expérimentaux et numériques ont été développés. La modélisation des phénomènes propagatifs dans ces nanoﬁbres a été eﬀectuée par la méthode numérique FDTD. Les eﬀets de la géométrie de ces nanoﬁls et nanotubes, de par leurs dimensions (diamètres externe et interne pour les nanotubes) et du substrat sur le comportement propagatif et le niveau des pertes ont en particulier été déterminés. Sur le plan expérimental, deux types de nanoﬁbres on été utilisés : - des nanoﬁbres "passives" à base de polymère SU8 et - des nanoﬁbres "actives" comportant un polymère guidant la lumière et un luminophore servant de source à l'échelle nanométrique. Pour l'étude des nanoﬁbres de SU8, l'injection directe a été réalisée par le biais d'une ﬁbre optique microlentillée. Un résultat marquant est l'évaluation des pertes optiques mesuré par la méthode cut- back autour de 1,25 dB/mm pour des nanotubes aux diamètres externes et internes respectivement de 240 nm et 120 nm. Cette évaluation de pertes optiques apparaît très compétitif comparativement à d'autres systèmes actuellement envisagés pour la nanophotonique intégrée. Concernant les nanoﬁbres actives qui comportent des luminophores (cluster organométalliques ou polymère ﬂuorescent PFO), nos études ont validé l'excitation du mode propre par caractérisation dans l'espace de Fourier. Nos résultats ont montré le potentiel de ces nanoﬁbres organiques comme briques pour la nanophotonique
In the ﬁeld of nanophotonics, the understanding of optical phenomena related to sub-wavelength guiding in ﬁlled structures (nanowires) or hollow (nanotubes) is a priority. The objective of this thesis focused on the study of light propagation in new passive and active nanoscale waveguides. For this, nanowires and nanotubes based polymer has been designed and developed by template wetting method. To characterize their optical behavior and in particular the sub-wavelength propagation, new numerical and experimental tools have been developed. Modelling phenomena propagating in these nanoﬁbers was performed by the numerical FDTD method. The eﬀects of the geometry of these nanotubes and nanowires, by their size (outer and inner diameter for nanotubes) and propagating on the substrate and the behavior of losses have been determined in particular. Experimentally, two types of nanoﬁbers have been used: - "passive" nanoﬁbers based on SU8 polymer and - "active" polymer nanoﬁbers having a waveguiding polymer and a luminophor as a source at nanoscale. To study nanoﬁbers SU8, direct injection was performed through an microlensed optical ﬁber. A striking result is the assessment of optical losses measured by the cut-back around 1.25 dB/mm for nanotubes to external and internal diameters respectively 240 nm and 120 nm. This assessment of optical losses appear very competitive compared to other systems currently envisaged for integrated nanophotonics. Regarding the active nanoﬁbers which comprise luminophors (organometallic cluster or ﬂuorescent polymer PFO), our studies have validated the excitation of mode by characterization in Fourier space. Our results showed the potential of organic nanoﬁbers as bricks for nanophotonics

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