Université de Rennes 1 Composants hybrides par aboutement InP-Si₃N₄/SiO₂ pour la réalisation de lasers à faible largeur de raie et de sources de peignes de fréquences intégrés Butt-coupling of InP-Si₃N₄/SiO₂ components for compact narrow linewidth lasers and optical frequency comb sources Sources hybridesfaible largeur de raieréseaux de Braggnitrure de siliciumpeignes de fréquences Hybrid sourcesnarrow linewidthBragg gratingssilicon nitridefrequency combs Matériaux hybrides Lasers à semiconducteur Réseau de Bragg Les lasers à semiconducteurs à cavité étendue en photonique intégrée sont compacts, consomment peu d’énergie, peuvent être produits à grande échelle, et ont une bonne pureté spectrale. Ils constituent donc des sources idéales pour de nombreuses applications en bande C comme les systèmes lidar embarqués ou les transmissions cohérentes de données. Les travaux de cette thèse se placent dans ce cadre et présentent des sources dites hybrides, basées sur l’aboutement d’un milieu à gain (InGaAsP/InP) avec un composant passif en nitrure de silicium (Si3N4). Tout d’abord, un laser hybride composé d’un amplificateur optique à semiconducteur réfléchissant (RSOA) abouté à un réseau de Bragg est étudié théoriquement et expérimentalement. La conception, et la caractérisation de différentes géométries de réseaux de Bragg sur la plateforme Si3N4 sont décrites en détails. Une faible largeur de raie intrinsèque (<10 kHz) et un RIN inférieur à -150 dB/Hz est démontrée sur les lasers hybrides DBR fabriqués. Nous présentons également une source compacte de peigne de fréquences optiques basée sur un micro-résonateur annulaire en Si3N4 injecté par un laser DFB. Le faisceau rétroréfléchi verrouille la fréquence pompe sur une résonance du micro-résonateur et permet de s’affranchir d’un dispositif d’asservissement encombrant de la fréquence pompe. Les non-linéarités Kerr dans le micro-résonateur conduisent à la génération de peignes de fréquences optiques (taux de répétition : 113 GHz ; largeur à -30 dB : 13,6 THz). Des cristaux solitoniques sont aussi observés. Extended-cavity semiconductor lasers in integrated photonics are compact, exhibit narrow linewidth, low power consumption and are compatible with mass production. They are therefore ideal sources for many applications in C-band such as embedded lidar systems or coherent data transmission. Within this framework, this thesis presents so-called hybrid sources, based on the butt-coupling between a InGaAsP/InP gain medium and a passive silicon nitride (Si3N4) component. Firstly, a hybrid laser composed of a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA) butt-coupled to a Bragg grating is studied theoretically and experimentally. The design and characterization of different Bragg grating geometries on the Si3N4 platform are described in detail. A narrow intrinsic linewidth (<10 kHz) and a RIN below - 150 dB/Hz are demonstrated on the manufactured hybrid DBR lasers. We also present a compact optical frequency comb source made of a Si3N4 ring micro-resonator butt-coupled to a DFB laser. The feedback signal from the ring locks the pump frequency to a resonance of the micro-resonator and eliminates the need for a cumbersome pump frequency controller. The Kerr non-linearities in the micro-resonator lead to the generation of optical frequency combs with a 113 GHz repetition rate of with a -30 dB bandwidth of 13.6 THz. Perfect soliton crystals are also observed. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 16407 Kohttps://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/64818f37-6924-4a12-a2e6-3b9aa831d795 Boust Sylvain 1993-07-09 FR 258726733 sylvain.boust@free.fr 2021REN1S044 http://www.theses.fr/2021REN1S044 2021-06-07 Photonique Universite de Rennes 1thesis.degree.grantor_1 02778715X Doctorat non ouiValletMarcintervenant_1089783875DuportFrançoisintervenant_2140688099BalemboisFrançoisintervenant_307896962XMonatChristelleintervenant_5075649578Gauthier-LafayeOlivierintervenant_4122645766BrèsCamille-Sophieintervenant_6258727160 Matière, Molécules et MatériauxecoleDoctorale_1 204761115 FOTON partenaireRecherche_1 12866357X ddc:530 ValletMarcDuportFrançoisBalemboisFrançoisGauthier-LafayeOlivierMonatChristelleBrèsCamille-SophieUniversite de Rennes 1Sciences et technologie, medecine, pharmacie, odontologie, droit, economie, gestion, philosophieMatière, Molécules et MatériauxÉcole doctorale Matière, Molécules et Matériaux (Le Mans) FOTON ASCII PDF 16800444