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Jean-Baptiste Jager

Fabrication et étude optique de microcavités à modes de galerie intégrées sur silicium

Publié le 14 juin 2012


Thèse soutenue le 14 juin 2012 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique

Résumé :
Ce travail de thèse a consisté à mettre en place toute une filière de fabrication de microtores en silice sur silicium (étapes de lithographie et de gravure en salle blanche pour la réalisation de microdisques, installation d'un banc optique permettant la transformation du résonateur en microtore par un procédé de recuit laser CO2), à installer un banc optique permettant de mesurer la largeur spectrale de leurs résonances optiques à 1,55 µm et enfin, à explorer l'intégration d'émetteurs de lumière composés d'éléments de la colonne IV comme du silicium et du germanium, dans ces cavités. Des microtores supportant des résonances de facteur de qualité Q proche de 108 à 1,55 µm ont été fabriqués. Ces réalisations sont très proches de l'état de l'art et valident à la fois la fabrication des cavités et le banc optique permettant les mesures spectrales des modes de galerie (WGM). Grâce à un contrôle fin des différentes étapes de fabrication, de nouveaux résonateurs ont également été réalisés, des microsphères de silice sur puce de petits rayons (entre 5 et 14 µm). Une étude détaillée de ces résonateurs est présentée. Des Q proches de 108 ont également été mesurés. Des cavités WGM comportant une couche de nanoclusters de silicium dans une matrice de silice avec des ions erbium (SiOx : Er) sont étudiées en photoluminescence. Un couplage des ces émetteurs à des WGM est observé à température ambiante dans le visible et dans l'infrarouge. Un travail de couplage du germanium aux WGM a commencé et semble prometteur.

Jury :
Président : Mr Jean Hare
Rapporteur : Mr David Cassagne
Rapporteur : Mr Christian Seassal
Examinateur : Mr Alain Morand
Directeur de thèse : Mr Emmanuel Hadji
Encadrant de thèse : Mr Vincent Calvo

Mots clés :
Microcavités, Modes de galerie, Laser, Erbium, Silicium

Thèse en ligne.