Composants photoniques hybrides Matthieu Nannini Etienne Grondin Arnaud Gorin Vincent Aimez 1
Plan de la présentation Contexte Objectifs Principes et simulations Fabrication Applications Conclusion 2
Contexte: les télécoms optiques Télécoms optiques «du futur»: données multimédia instantanées Besoin en bande passante Limite actuelle: conversion opt/élec - élec/opt. solution: le «tout-optique» + integration plusieurs fonctions sur un même substrat Objectif du projet: démontrer la faisabilité d un composant intégré semiconducteur / verre 3
Intégration hybridation Différentes catégories de composants en optique intégrée Passif: pas d interactions avec photons Diviseurs de de puissance Coupleur Transitions adiabatiques SiO 2 /Si /Si Echanges d ions sur verre Actif: interaction avec photons Sources Amplificateurs Détecteurs Commutateurs Semiconducteurs III-V LiNbO 3 Intégration Hybridation 4
Principe envisagé: guides chargés Membrane de III-V sur GO: Pas d alignement n > 3 GO échangés: -compatibilités FO -Faibles pertes propagation (<0.01dB/cm) -planéité 1.52 1.53 Transition adiabatique 5
Forme du mode fondamental 6
Décomposition du projet Collage UV InP // verre Collage moléculaire InP // verre Collage moléculaire InP // GO Membrane Transition adiabatique verticale Amplificateur (MQW) Détecteur (MSM) 7
Collage UV Glass Al 2 O 3 ~1 µm InP 8
Membrane et transition verticale substrat Amincissement verre Taper Photolithographie Gravure limitée par diffusion membrane ~20 µm 9
Collage moléculaire Principe: Forces de Van der Walls Nettoyage Traitement surfaces - plasma O 2 -H 2 O Assemblage Collage - Force appliquée - niveau de vide - Température O O O O O O H H H H H H O 2 H H H H H H O O O O O O O O O O O O 10
Collage moléculaire 11
Collage moléculaire 12
Collage moléculaire 13
Collage moléculaire 14
Décomposition du projet Collage UV InP // verre Collage moléculaire InP // verre Collage moléculaire InP // GO Membrane Transition adiabatique verticale Amplificateur (MQW) Détecteur (MSM) 15
Applications envisagées: amplification électrode électrode MQW Travaux en cours: calcul de la meilleure configuration des électrodes 16
Applications envisagées: détection V Détecteur type MSM: - sensibilité - bande passante Porteurs libres ==> courant - Dopage - Générés par lumière incidente ou faisceau d électrons. 17
Design du MSM Design préliminaire: litho ebeam Si très faiblement dopé Liftoff Cr-Au Caractérisation: station sous pointe Courant (A) Tension (V) Validation du design Masque lithographie UV 18
Motif MSM 100 µm Taille doigts: 1, 2, 3 µm Espacement: 2, 3, 4, 5 µm 19
Décomposition du projet Collage UV InP // verre Collage moléculaire InP // verre Collage moléculaire InP // GO Membrane Transition adiabatique verticale Amplificateur (MQW) --simulations --fabrication sur sur membrane --fabrication sur sur guide d onde Détecteur (MSM) --fabrication sur sur membrane --fabrication sur sur guide d ondes 20
Conclusion Mise en place des «briques» de base Collage moléculaire Fabrication de membrane Hybridation = enjeu de taille Télécoms optiques Capteurs (interaction avec le matériau hybridé) Biomédical (lab-on-a-chip, microfluidique..) Projet pluridisciplinaire (optique, électr., nanofab.) 21