Le silicium nanoporeux : microstructuration diélectrique et application aux structures photoniques avancées

Abstract

Ce travail est consacre a la realisation et a l'etude de microstructures photoniques a base de silicium nanoporeux.
Nous commencons notre etude par des structures planaires de type microcavite, dont nous caracterisons l'influence sur la photoluminescence du materiau, en termes de redistribution spectrale et angulaire. Il apparait tres vite la necessite de controler la propagation de la lumiere dans le plan de la structure.
Aussi, nous cherchons d'abord a favoriser la propagation laterale au moyen d'une structuration verticale de l'indice, et nous etudions le guidage au moyen de deux types de structures, exploitant soit a un guidage conventionnel par reflexion totale interne, soit a un guidage par reflexion de Bragg. A cette occasion nous proposons une methode numerique, basee sur le formalisme des matrices de transfert, permettant de calculer l'attenuation de la puissance transportee dans le plan. 
Par la suite, nous mettons a profit le procede holographique de structuration d'indice demontre par des travaux anterieurs et etudions son influence sur la lumiere guidee. La transmission, mesuree en lumiere blanche sur un guide multimode revele de multiples bandes interdites que nous interpretons en termes de couplages diagonaux et non diagonaux. La confrontation des mesures avec une modelisation par la methode des modes couples nous permet d'etablir une carte d'indice de notre structure. Il apparait une birefringence marquee dans les regions insolees par le procede holographique, caracterisees par une diminution deux fois plus importante de l'indice extraordinaire (delta n = -0,4) que de l'indice ordinaire (delta n = -0,22). Avec une periode de 450 nm, ces valeurs de contraste sont encourageantes, bien que la modulation d'indice ne soit presente que sur une profondeur effective de l'ordre de 0,5 μm.