Étude théorique des cristaux magnéto-photoniques unidimensionnels pour l’amélioration de l’effet faraday - DERMECHE, Nassim (Université M'sila, 2020)
La majorité des fonctions usuelles requises dans les systèmes de télécommunications optiques sont aujourd’hui intégrés dans les circuits photoniques. Néanmoins, certaines fonctions doivent bénéficier d’une miniaturisation pour réaliser des composants à effet non réciproque tels que l’isolateur et le circulateur. Actuellement, ces composants sont disponibles seulement sous la forme de composants discrets à cause des difficultés technologiques d’intégration des matériaux magnéto-optiques avec les technologies classiques de l’optique intégrée. L’objectif de ce travail était de contribuer aux nouvelles voies technologiques pour aboutir à une telle intégration. Pour cela, des nouveaux matériaux complètement compatibles avec la technologie d’intégration sur verres sont élaborés par la voie sol-gel organique-inorganique et dopés par les nanoparticules magnétiques. Ces matériaux sont structurés périodiquement en cristaux magnéto-photoniques 1D afin d’augmenter ses performances magnéto-optiques et son facteur de mérite. En effet, la structuration périodique entraine la formation de bandes interdites photoniques (BIP), où les ondes lumineuses ne peuvent pas se propager. De plus, sur les bords de ces bandes, la vitesse des ondes est ralentie, ce qui augmente leur interaction avec le matériau et permet ainsi d’investiguer le comportement spectral de l’effet Faraday. Abstract Most common functions required in optical telecommunications systems are now integrated in photonic circuits. However, some functions should receive miniaturization to achieve non reciprocal components such as the optical isolator and circulator. Currently, these components are only available as discrete components due to the difficulty of integration of the magneto-optical materials with the conventional technologies in integrated optics. The aim of this study was to contribute to the new technological ways to achieve such integration. For this, and in order to integrate non-reciprocal components, new materials completely compatible with the technology of integration on glass are prepared by the sol-gel organic-inorganic process and doped by magnetic nanoparticles. These materials are periodically structured into 1D magneto-photonic crystals to increase its magneto-optical performance and its figure of merit. Indeed, periodic structuring causes the formation of photonic band gaps (PBG), where light waves cannot propagate. In addition, on the edges of these bands, the speed of the waves is slowed down, which increases their interaction with the material and thus allows the spectral behavior of the Faraday Effect to be investigated.
Keywords: Cristaux magnéto-photoniques 1D, Rotation Faraday, procédé Sol-gel, Nanoparticules magnétiques, Optique intégrée; 1D Magneto-photonic crystals, Faraday Rotation, Sol-gel process, Magnetic nanoparticles, Integrated optics.