Nouvelle Topologie d’Additionneur Tout optique à base des Cristaux Photoniques pour l’Optique Intégrée

Abstract

Les cristaux photoniques bidimensionnels (2DPhC) sont des matériaux diélectriques nanostructures dont l'indice de réfraction change périodiquement dans l'ordre de la longueur d'onde de la lumière, ce qui a un impact sur la propriété de propagation du milieu. Par conséquent, les 2DPhC sont caractérisés par une bande interdite photonique (PBG), dans laquelle la propagation des ondes lumineuses est interdite. Dans ce cas, la modification de la périodicité de de la structure par insertion de défauts ponctuels et/ou de guides d’onde permet de guider la lumière selon une direction choisie, et les fréquences appartenant à la bande interdite peuvent apparaitre. Cette caractéristique permet de concevoir de nombreux composants en optique intégrée tels que les additionneurs optiques. Ce travail de thèse présenté dans ce manuscrit, est une étude, conception par simulation et optimisation de nouveau additionneur tout-optique à base 2DPhC dans le domaine non linéaire où l’indice de réfraction change sous l’excitation d’un champ intense ce qui est connu par l’effet Kerr. Dans un premier temps, nous avons simulés un résonateur double anneau basé sur l'effet Kerr, le résonateur est crié par des tiges diélectriques non linéaire de verre dopé et de forme carré à l’intérieur. Ensuite, deux additionneurs (demi et additionneur complet) de base ont été conçu sur une taille de la structure 2DPhC plus petite, et faible intensité de puissance. Dans le but de validation le circuit général à N bit d’addition, deux additionneurs 2 et 4 bits ont été simulés. L’additionneur à N bit est conçu en utilisant en cascade un demi-additionneur et (N-1) additionneurs complets. Les simulations des dispositifs présentées dans cette thèse sont basées sur les méthodes des éléments finis FEM et des ondes planes PWEM à l’aide de logiciel COMSOL Multiphysique.