Cristaux optomécanique, Ondes acoustiques, Cristaux phononiques, Nanofabrication, Oscillateurs

Une nouvelle génération d'oscillateurs basés sur des cristaux optomécaniques intégrés sur un circuit photonique pourrait permettre de générer des signaux de haute pureté spectrale et de faible bruit de phase directement aux fréquences micro-ondes. Un tel système permettrait une intégration facile sur puce à l'échelle micrométrique, où l'absence de source miniaturisée de bonne qualité reste un problème grave. Dans le cadre de cette thèse, l'architecture proposé, utilise trois éléments distincts (i) le résonateur constituée d'un cristal photonique 1D suspendu sur un guide d'onde en silicium, siège à la fois de mode optique autour de 1,55 µm et de mode mécanique autour de quelques GHz ; (ii) les transducteurs interdigités (IDT) permettant l'excitation acoustique et un contrôle mécanique complet de la structure oscillante ; (iii) des guides d'ondes à cristaux phononiques ouvrira une nouvelle voie pour concevoir la vitesse de groupe des ondes acoustiques afin d'obtenir le délai souhaité pour la stabilisation des oscillations. Ces trois éléments constitutifs d'un tel système ont été étudiées au cours de cette thèse. Ils seront introduits et discutés séparément dans le corps principal du manuscrit. Chacun d'entre eux a été étudié en profondeur de la simulation jusqu'à la mesure en passant par la conception et la nanofabrication. Cela nous permettra de montrer les principes de fonctionnement de ces différents systèmes ainsi que les techniques spécifiques d'optimisation mise en place. Une fois réalisé, cela nous permettra de démontrer les objectifs visés pour la mise en œuvre finale d'un dispositif complet. Ainsi, un premier prototype de système complet intégrant un oscillateur optomécanique, un IDT et un guide d'onde phononique sera présenté, avec des résultats préliminaires montrant les interactions entre les différents domaines physiques impliqués. Le système proposé peut ensuite être exploité pour des applications embarquées potentielles telles que les systèmes de navigation et de télécommunication, la métrologie ou la détection.