Etude de commutateurs optiques à base de guide d’ondes en matériaux III-V.

Abstract

Plusieurs études ont été menées sur des commutateurs tout optiques à base de semiconducteurs III-V, ayant pour structure de base un Fabry- Pérot ou un guide d’onde. Lors de la caractérisation de ces dispositifs, des effets non linéaires ont été observés. Toutefois, le développement rapide des effets thermiques limite souvent les performances du composant et notamment sa vitesse de commutation Cependant, il est possible de limiter ces effets et de les stabiliser. A cet effet, nous avons entrepris la modélisation du fonctionnement d’un dispositif en guide d’onde avec coupleur à réseau, constitué d’un film actif en matériau III-V épitaxié sur un miroir de Bragg. En régimes statique et dynamique, la simulation des effets thermiques, a permis la détermination d’une structure équivalente quant à l’amplitude et à la dynamique des effets thermiques, et qui de plus réduit considérablement le temps de calcul. Les résultats de simulation confirment que l’amplitude des effets thermiques dépend fortement des propriétés optiques du miroir de Bragg via la conductivité thermique des différentes couches le constituant, et que la présence du substrat empêche l’évacuation de la chaleur produite lors de l’éclairement du dispositif. Comme le fonctionnement d’un commutateur rapide est basé sur le renforcement des non linéarités optiques d’origine électronique par rapport à celles d’origine thermique, nous avons exploré deux voies pour minimiser les effets thermiques : la diminution des dimensions de la source d’éclairement, facile à réaliser et qui permet d’augmenter notablement la durée de stabilité du commutateur, et le remplacement du réflecteur de Bragg par un miroir métallique : cette deuxième solution, est beaucoup plus efficace à mettre en œuvre technologiquement et permet d’envisager des solutions intermédiaires.