Optique non linéaire, Photonique non linéaire, Oscillation paramétrique optique, AlGaAs, AlGaAsOI

Les oscillateurs paramétriques optiques (OPO) sont des sources cohérentes largement accordables basées sur le mélange de trois ondes dans une cavité optique résonnante. Bien qu'ils bénéficient aujourd'hui d'une technologie mature pour des applications civiles, militaires et de recherche, leur intégration complète sur la puce reste à venir. À cette fin, les guides d'ondes à semi-conducteurs sont les candidats naturels pour miniaturiser les OPO jusqu'à l'échelle du circuit photonique. Dans cette thèse, j'ai étudié deux voies différentes vers un OPO intégré : l'une visant à intégrer de manière monolithique une diode laser de haute puissance avec une cavité non linéaire dans la même croissance épitaxiale ; l'autre utilisant le collage hétérogène de plaques pour fabriquer des dispositifs AlGaAs-sur-isolant. En ce qui concerne l'approche monolithique, nous avons travaillé en collaboration avec III-V Lab dans le cadre d'un projet financé par l'ANR, nous avons travaillé sur la modification d'une diode laser de haute puissance existante et son intégration à une cavité résonnante non linéaire via un coupleur vertical. Après avoir résolu plusieurs problèmes de conception et de fabrication, nous avons caractérisé quelques guides d'ondes et cavités non linéaires avec un bas rapport d'aspect fabriqués par notre partenaire industriel, obtenant des facteurs de qualité élevés et des efficacités de génération de seconde harmonique comparables à l'état de l'art de dispositifs similaires mais gravés plus profondément. Bien qu'encouragé par mon étude de ces éléments constitutifs, l'OPO injecté électriquement doit encore être démontré. En ce qui concerne l'approche de wafer bonding, en collaboration avec C2N, nous avons tout d'abord défini le protocole de fabrication des dispositifs AlGaAs-sur-SiO2. Ensuite, nous avons caractérisé des guides d'ondes qui ont montré des efficacités de conversion comparables à celles de l'état de l'art, et nous avons proposé un design pour un OPO &chi ;(2) pompé optiquement.