Fabrication tolerant compact Fabry-Perot filters

Armin, Fahimeh (2022). « Fabrication tolerant compact Fabry-Perot filters » Mémoire. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en génie électrique.

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Résumé

Les plates-formes photoniques de silicium sur isolant (SOI) sont constituées d’une couche de silicium cristallin sur une couche tampon de dioxyde de silicium (SiO2). Le contraste d’indice de réfraction élevé entre le silicium et le SiO2 permet des courbes de guide d’onde optiques à faible rayon et donc des dispositifs compacts. Néanmoins, ce contraste d’indice élevé entraîne des pertes de diffusion importantes. Une alternative importante au silicium est le nitrure de silicium (SiN). Le SiN est également un matériau courant dans les processus de fabrication CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) et offre un contraste d’indice de réfraction relativement élevé pour créer des guides d’ondes optiques. Les circuits photoniques en SiN utilisent la même couche tampon, le même substrat et le même revêtement que les plates-formes SOI. De plus, les pertes de propagation des guides d’ondes en SiN sont inférieures d’un ordre de grandeur à celles des guides d’ondes en silicium, car leur contraste d’indice de réfraction plus faible les rend moins sensibles à la rugosité et offre des tolérances plus élevées aux variations de fabrication. Le contraste d’indice de réfraction plus faible entre le SiN et le SiO2 crée d’autres défis dans les dispositifs intégrés. Contrairement à la photonique sur silicium, les guides d’ondes sur les plates-formes SiN ne peuvent pas avoir de courbures prononcées. Le mode fondamental est moins confiné dans le noyau du guide d’ondes et donc un guide d’ondes en SiN courbé avec un petit rayon rayonne une partie importante de la puissance optique. Pour éviter ces pertes, les guides d’ondes en SiN sont limités à de grands rayons de courbure, ce qui se traduit par des dispositifs ayant un grand encombrement. Cela réduit la densité d’intégration réalisable dans les plates-formes SiN par rapport à la photonique sur silicium, ce qui peut avoir un impact sur la taille et le coût des systèmes optiques. Cette étude explore des méthodes pour remédier aux manques de la photonique SiN tout en tirant parti de ses faibles pertes de propagation pour créer de nouveaux filtres optiques, qui peuvent être utilisés comme éléments constitutifs de futurs réseaux optiques élastiques. Les composants proposés sont compatibles avec les procédés de fabrication en fonderie pour produire des systèmes rentables. Nous avons étudié les coupleurs de 3 dB multimode qui sont utilisés dans un nouvel interféromètre compact avec un encombrement 50 fois plus petit que les conceptions conventionnelles. Il a été démontré qu’en utilisant des éléments de chauffage locaux, le dispositif peut être facilement réglé pour compenser les erreurs de fabrication. Bien que l’utilisation de cet interféromètre dans l’une de nos configurations de filtre proposées dans le cadre d’un réflecteur puisse en réduire la surface, l’espacement des canaux du filtre est toujours limité par la longueur totale des guides d’ondes. Le remplacement de l’interféromètre et de la structure réfléchissante par notre réseau de Bragg circulaire optimisée augmentera l’espacement possible entre les canaux à plus de 1000 GHz. Dans un système a multiplexage en longueur d’onde, cela signifie que plus de canaux peuvent être utilisés et qu’il y aura moins d’interférences entre les canaux adjacents. Le réseau proposé a une bande passante de 1 et 3 dB de 130 et 195 nm, respectivement, et offre une réduction de taille jusqu’à 60 fois par rapport aux miroirs en boucle de Sagnac. Une telle bande passante permet à l’appareil de fonctionner sur toute la bande optique utilisée en télécommunication, même en cas de léger décalage de la longueur d’onde de conception centrale dû à des erreurs de fabrication. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Plateforme en nitrure de silicium, Coupleurs d’interférences multimodes, Cavités de Fabry-Perot, Filtres optiques intégrés

Type:	Mémoire accepté
Informations complémentaires:	Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A.
Directeur de thèse:	Ménard, Michaël
Mots-clés ou Sujets:	Nitrure de silicium / Photonique / Filtres optiques / Guides d'ondes optiques
Unité d'appartenance:	Faculté des sciences > Département d'informatique
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	06 sept. 2024 08:55
Dernière modification:	06 sept. 2024 08:55
Adresse URL :	http://archipel.uqam.ca/id/eprint/17992

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