Modélisation de dispositifs optoélectroniques et photoniques et d'éléments de réseaux optiques pour le routage et la distribution optique de l'information, dans le cadre des télécommunicationq optiques

Abstract

Le développement rapide des systèmes de télécommunication par voie optique a permis de mettre en évidence l’avantage qu’offrent les liaisons optiques par rapport aux liaisons électroniques classiques. Aussi observe-t-on ces dernières années un effort particulier pour concevoir des réseaux de paquets optiques basés sur le multiplexage en longueur d’onde (Wavelength Division Multiplexers (WDM)). Ces derniers peuvent gérer simultanément différents types de communications à des débits de l’ordre du Gbits/s. Parmi les structures en plein essor, on rencontre les filtres optiques et précisément ceux qui permettent la fonction d’Insertion/Extraction appelés dans le jargon scientifique OADM (Optical Add/Drop Multiplexers). Notre travail dans cette thèse, a consisté en l’étude, la simulation et la conception de composants de l’optique intégrée destinés pour le routage et la distribution de l’information dans le cadre des télécommunications optiques. Nous avons étudié la propagation d’une onde optique dans un milieu donné. Nous avons simulé analytiquement une structure de guidage optique à l’aide de la méthode des indices effectif. Ainsi, nous avons pu établir le profil du champ à l’intérieur du guide d’onde optique tridimensionnel à géométrie fixe. Après, nous avons mis en œuvre des outils de simulations numériques se basant sur la méthode des faisceaux propagés (connue sous appellation anglo saxonne Beam Propagation Method ou plus simplement BPM). Ainsi, nous avons pu développer un outil informatique évolué s’appuyant sur la FD-BPM-2D qui nous a permis de concevoir et d’optimiser des structures de guidages aussi complexes que le guide miroir. Ensuite, nous avons eu recours à la théorie de modes couplés, afin d’étudier les réflexions frontales. C’est ainsi que, nous avons développé un programme qui nous a permis d’étudier des structures du genre réseaux de Bragg, utilisés pour l’insertion et l’extraction d’une longueur d’onde donnée. Enfin, après avoir étudié les différentes structures OADM qui existent dans la littérature, nous avons conçu une structure de filtrage optique originale, se basant sur l’insertion d’un réseau de Bragg apodisé par échantillonnage dans un Match-Zendher. Cette structure a le mérite d’être facilement réalisable sur semiconducteur, tout en ayant les mêmes performances que celle réalisée sur fibre optique.