Ce travail de thèse porte sur l’étude et la caractérisation de structures photoniques à base de micro-résonateurs à modes de galerie en vue d’en faire des fonctions optiques pour la génération de micro-ondes par voie optique.
Les micro-résonateurs passifs à mode de galerie en cristal ou verre fabriqués par fusion possèdent un facteur de qualité limité à quelques 108. Ceci est généralement dû à la contamination de la surface du résonateur lors de sa fusion. Dans ces travaux, nous proposons de contourner cette limitation en utilisant des micro-résonateurs actifs pour compenser les pertes. Afin de caractériser les micro-résonateurs actifs de très haut facteur de qualité ainsi obtenu, nous nous appuyons sur la méthode CRDM. Cette méthode interférométrique est d’une part bien adaptée à la caractérisation de résonateurs de très haut facteur de qualité et d’autre part elle permet de remonter de manière univoque aux facteurs de qualité intrinsèque et extrinsèque du résonateur ainsi qu’aux propriétés dispersives du résonateur.
Dans un régime de compensation de pertes, nous avons pu atteindre tous les régimes de couplage et obtenus des facteurs de qualité intrinsèques excédant les 1010. En régime d’amplification sélective, nous avons démontré expérimentalement que l’on pouvait obtenir des gains élevés allant jusqu’à 33 dB et des retards de groupe excédant 2,3 µs dans ces micro-résonateurs actifs. Ce type de résonateur se comporte comme une ligne à retard optique amplificatrice et spectralement très sélective et peut trouver des applications dans les oscillateurs opto-hyperfréquences.
Ces micro-résonateurs de très haut facteur de qualité et de très haute finesse peuvent présenter un couplage modal se manifestant par un doublet de résonances. Une confrontation théorie/expérience avec la méthode CRDM permet de mesurer un écart très faible entre les doublets. Par ailleurs, ces microrésonateurs qui présentent un fort confinement spatial et une forte surtension sont propices à l’observation d’effets non-linéaires. Une modélisation intégrant l’effet thermique et l’effet Kerr a été réalisée. Une confrontation théorie/expérience nous a permis d’estimer la puissance réellement injectée dans le mode ainsi qu’à estimer le volume du mode.
Composition du jury
| Daniel BLOCH | Directeur de recherche, CNRS LPL (UMR 7538), Université Paris 13 Nord | Rapporteur |
| Olivier LLOPIS | Directeur de recherche, CNRS LAAS (UPR 8001), Université de Toulouse III | Rapporteur |
| Maurizio FERRARI | Directeur de recherche CNR, IFN-CSMFO, Università Studi di Trento, Italia | Examinateur |
| Marc BRUNEL | Professeur , IPR (CNRS UMR 6251), Université de Rennes 1 |
Examinateur |
| Yannick DUMEIGE | Maître de Conférences HDR, Foton (CNRS UMR 6082), Université de Rennes 1 | Co-directeur de thèse |
| Patrice FÉRON | Professeur, Foton (CNRS UMR 6082), Université de Rennes 1 | Directeur de thèse |
Le manuscrit est disponible sur TEL : tel-01009345
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