SOUTENANCE DE THESE
23/09/2015
WEN Yida 23/9/15 IEF à 14h.

SUJET : Etude d'un système d'éclairage surfacique à géométrie planaire


Sous la direction de Mme : Béatrice DAGENS
Son directeur de recherches.
SOUTENANCE DE THESE AYANT POUR JURY :
(indiquer les noms par ordre alphabétique)
• Dr. BARAT David, Ingénieur de recherche, PSA
• Pr. BESNARD Pascal, Professeur, ENSSAT
• Dr. DAGENS Béatrice, Directrice de recherche, IEF
• Dr. GAUTHIER-LAFAYE Olivier, HDR, LAAS
• Dr. GONCALVES Whilk Marcelino, Ingénieur de recherche, PSA
• Pr. WEEBER Jean-Claude, Professeur, Université de Bourgogne

RESUME
La réalisation d’un système holographique 3D embarqué dans un véhicule nécessite le développement d’une structure d’éclairage surfacique à géométrie planaire pour générer un faisceau cohérent, directionnel et uniforme. Ce type de système a été jusque là réalisé à base de composants optiques classiques comme des lentilles et des miroirs. L’objectif de cette thèse est de proposer une solution plus compacte grâce à l’utilisation des (nano)technologies d’intégration pour réaliser une émission cohérente, directionnelle et uniforme sur une grande surface à 633 nm en remplaçant les composants optiques volumineux par un circuit intégré photonique.
Nous présentons d’abord de manière générale les applications des composants optiques et photoniques dans le domaine automobile, puis la structure planaire intégrée que nous visons pour l’éclairage du système holographique. Nous montrons ensuite l’intérêt du développement de circuits photoniques à base de guides de nitrure de silicium pour le fonctionnement dans le domaine du visible, comme requis pour la présente application.
Les travaux réalisés sur les guides d’onde en Si3N4 pour la propagation de la lumière à 633 nm sont alors détaillés. Dans un premier temps, nous introduisons les méthodes théoriques pour analyser les modes guidés et montrons les résultats de calcul des indices des modes 1D et 2D pour dimensionner un guide rectangulaire monomode. Enfin, nous détaillons l’étude théorique et de simulation pour définir certains composants intégrés du circuit visé, comme le diviseur 1 X N de faisceau et les guides d’onde courbes.
Nous présentons alors les travaux de fabrication des guides d’ondes Si3N4 encapsulés dans la silice, précédemment conçus, et qui présentent une dimension autour de 250 nm X 300 nm. Nous montrons les principales étapes de fabrication en salle blanche, comprenant le dépôt des diélectriques à l’aide de la PECVD, la lithographie assisté par faisceau d’électron (EBL) et la gravure ionique réactive (RIE). Les résultats de fabrication sont évalués et analysés afin d’optimiser le procédé de fabrication. Finalement, nous présentons le banc de caractérisation des guides d’onde et les résultats des pertes optiques mesurés.
Le dernier chapitre est dédié à l’étude du couplage d’un mode photonique guidé à un mode plasmonique dans un système de guides d’onde, qui consiste en une chaine de nanoparticules métalliques en Au ou en Ag déposée sur le guide d’onde rectangulaire Si3N4. L’état de l’art et l’étude théorique sont d’abord présentés, puis nous montrons les résultats de simulation numérique de l’efficacité de couplage en fonction des tailles des nanoparticules et de la longueur d’onde dans ce système de guides d’onde couplés.