Contribution à l'étude, à la simulation et à la conception de composants de l'optique intégrée en vue de leur utilisation dans les télécommunications multiplexées en longueurs d'onde WDM

Abstract

Dans cette thèse, nous présentons les outils de modélisation destinés à l’étude des composants de l’optique intégrée et les méthodes d’optimisation permettant d’en tirer encore plus de profit. Nous avons mis en oeuvre une technique numérique plus évoluée s’appuyant sur la méthode des faisceaux propagés à différences finies (ou FD-BPM-2D pour Finite Difference Beam Propagation Methode) couplée à la méthode de l’indice effectif afin d’étudier la propagation d’une onde électromagnétique dans deux structures de guidage optique tridimensionnel à savoir un guide d’onde en arête uniforme et le guide en arête avec courbure. Puis notre recherche s’est portée sur l’étude d’un filtre à réseau de Bragg c'est-à-dire, un multiplexeur à Insertion-Extraction optique (ou OADM pour Optical Add-Drop Multiplexer). Nous avons développé un programme adapté aux réseaux de Bragg qui nous a permis d’étudier l’insertion et l’extraction d’une longueur d’onde, et simuler l’impact que peut avoir ce réseau sur les performances spectrales du filtre. Nous avons ensuite étudié une structure incontournable pour des applications en télécommunications multipléxées en longueurs d’onde (ou WDM pour Wavelength Division Multiplexing). Il s’agit d’un démultiplexeur WDM à Phasar réalisé sur la filière InP, permettant de gérer une plage de longueurs d’ondes espacées de 0.8nm (100GHz). Face aux limitations d’accordabilité du modèle passif, un nouveau concept est présenté. Il est basé sur la variation d’indice optique du démultiplexeur par effet électro-optique Plasma. L’introduction des électrodes aux guides constituant le réseau déphaseur a été une étape décisive. Elles ont été introduites pour créer un confinement des porteurs injectés dans la zone active, et ainsi atteindre la densité nécessaire à la variation d’indice optique. L’enjeu de notre étude vise à modéliser la caractéristique Tension de Commande-Variation d’indice pour accorder la structure. La mise au point de logiciel de simulation et de conception utilisant l’algorithme de la BPM, a permis l’étude du démultiplexeur, afin de déterminer sa capacité de réaliser l’agencement en longueurs d’onde souhaité. Enfin, nous avons optimisé un démultiplexeur WDM à Phasar, qui pouvait accorder pour une tension de commande appliquée à ses électrodes de 592V avec une variation d’indice de 0.002. L’utilisation de ce démultiplexeur permet théoriquement d’atteindre des performances intéressantes et encourageantes, et répond aux objectifs imposés par le cahier de charges.