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THESE - Vers l'intégration monolithique d'une micro-optique polymère active sur VCSELs

micro-optique polymère active
Reig Benjamin
Sous la direction du : Bardinal, Véronique . Camps, ThierryEcole doctorale: Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres : MOEMS - Micro-optique - Polymères - Diodes laser VCSELs - Intégration photonique
Sujets : Electricite, électronique, automatique

Sommaire :


Introduction générale  

Chapitre I Contexte et objectifs de la thèse : du VCSEL au microsystème optique 

1. Propriétés et applications des VCSELs  

1.1 Principe  
1.2 Historique  
1.3 VCSELs à cavité externe  
1.4 Méthodes de confinement transverse 
1.5 Configurations géométriques pour l’émission  
1.6 Avantages des VCSELs 
1.7 Applications des VCSELs 
1.8 Intégration des VCSELs dans les capteurs optiques  
1.9. Recherches actuelles et objectifs de la thèse  

2. Mise en forme des faisceaux VCSELs : besoins et contraintes  

2.1 Rappels sur les faisceaux gaussiens  
2.2 Divergence des VCSELs  
2.3 Besoins pour les communications optiques par fibre  
2.4 Besoins pour les capteurs optiques  
2.5 Contraintes sur la géométrie et la technologie de fabrication  

3. Micro-optique passive  

3.1 Assemblage hybride de lentilles passives au-dessus d'un VCSEL  
3.2 Intégration dans la structure semi-conductrice du VCSEL 
3.3 Méthodes d’intégration post-process de lentille en polymère sur VCSELs 

4. Etat de l’art sur la micro-optique active sur VCSEL 

4.1 MOEMS hybridé sur VCSEL  
4.2 Technologies pour les VCSELs accordables  
5. Conclusions et approche retenue  

Chapitre II Conception d’une micro-optique active intégrée sur VCSEL 

1. Choix du matériau  

2. Choix de l’actionnement  

2.1 Commande piézo-électrique  
2.2 Commande électromagnétique  
2.3 Commande électrostatique  
2.4 Commande électro-thermique
2.5 Commande pneumatique  
2.6 Commande par électromouillage de lentilles liquides  
2.7 Actionnement électro-optique à base de cristaux liquides  
2.8 Conclusions sur l’actionnement  

3. Choix de la géométrie  

4. Conception optique  

4.1 Lentille fixe pour la collimation  4.2 Lentille mobile  

5. Simulations thermo-mécaniques sous Comsol Multiphysics  

5.1 Définition de la structure élémentaire 
5.2 Rappels physiques liés à la thermique  
5.3 Optimisation de la géométrie  
5.4 Synthèse de la simulation thermo-mécanique  
6. Conclusions  

Chapitre III Polymère SU-8 pour la micro-optique sur VCSELs 

1. Rappels sur les polymères  

2. Photopolymère SU-8 

2.1 Présentation
2.2 Caractéristiques et avantages de la résine SU-8
2.3 Principe de mise en oeuvre 

3. Etude de la fiabilité de la SU-8 

3.1 Données disponibles  
3.2 Projet FIAB SU-8  
3.3 Plan d’expérience et équipement utilisé pour les vieillissements
3.4 Echantillons étudiés
3.5 Evolution des propriétés optiques  
3.6 Evolution des propriétés d’adhérence 
3.7 Bilan et conclusions 
 4. Conclusions  

Chapitre IV Réalisation technologique de microlentilles intégrées sur VCSELs  

1. Fabrication de VCSELs à 850nm  

2. Micro-optique passive sur VCSELs  

2.1 Fabrication de piédestaux épais en SU-8 sur petites surfaces  
2.2 Fabrication de microlentilles à l’aide de micro-plumes robotisées 
2.3 Auto-centrage des lentilles 

3. Micro-optique active 

3.1 Réalisation de la membrane suspendue en SU-8  
3.2 Fabrication de l’électrode chauffante métallique  
3.3 Dépôt de microlentilles sur membranes  
3.4 Intégration de la microlentille active sur VCSEL  

4. Conclusions sur l’élaboration technologique d’une micro-optique passive et active intégrée surVCSELs  

Chapitre V Caractérisation des dispositifs réalisés  

1. Banc de caractérisation  

2. Caractérisations des VCSELs à lentilles statiques 

2.1 Effet de la lentille sur les caractéristiques du VCSEL 
2.2 Divergence du VCSEL 
2.3 VCSELs à micro-pointes auto-alignées  

3. Caractérisation du MOEMS 

3.1 Caractérisation électro-thermique : mesure de la résistivité thermique 3.2 Caractérisation électro-mécanique : mesure du déplacement de la membrane  
3.3 Caractérisation optique du MOEMS en fonctionnement  
4. Conclusions
Conclusions et perspectives
Références Bibliographiques   
Annexe A Modèles d’Owens-Wendt et de Good 

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Ditulis oleh: younes younes - samedi 27 octobre 2012

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