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| - This work focuses on the technological know-how necessary to fabricate integrated parametric sources emitting in the infrared. Thanks to a high quadratic nonlinearity and mature fabrication techniques, AlGaAs/AlOx birefringent waveguides are good candidates for this purpose. The fabrication and characterization of such a frequency converter, designed for the parametric down-conversion of a 775 nm pump into photon pairs at 1550 nm, led to the demonstration of a 1100 %W⁻¹cm⁻² normalized conversion efficiency, a 0.3 mW generated second harmonic power, as well as a tunability of 570 nm. Despite these state-of-the-art performances for AlGaAs integrated devices, oxidation induced optical losses still constitute the bottleneck of this phase-matching scheme. In order to investigate their origin, in relation with the oxide properties, a study on their spectral behavior has been carried out. Two distinct mechanisms have been highlighted : scattering is the main contribution at large wavelengths whereas absorption is dominant at shorter wavelengths. While the former is qualitatively described by a model accounting for the AlOx rough interfaces, the latter has been tentatively ascribed to the presence of defects generated by the oxidation reaction. Two technological developments have then been undertaken to improve the conversion efficiency of our devices. First the propagation losses were reduced with a fine optimization of the oxidation process. Second the waveguides were placed into an integrated optical cavity to enhance the fields. The results achived through both these developments are promising for the realization of efficient nonlinear photonic devices, e.g. an integrated OPO.
- Ce travail de thèse porte sur le développement des savoir-faire technologiques nécessaires à la réalisation de sources paramétriques intégrées émettant dans l'infrarouge. Pour cela, les guides d'ondes biréfringents AlGaAs/AlOx considérés, grâce à leur forte non linéarité quadratique et à la maturité des techniques de fabrication, se révèlent être un choix pertinent. La fabrication et la caractérisation d'un convertisseur de fréquence de ce type, conçu pour la conversion paramétrique descendante d'une pompe à 775 nm en paires de photons à 1550 nm, nous a permis de démontrer une efficacité de conversion normalisée de 1100 %W⁻¹cm⁻², une puissance de second harmonique de 0.3 mW, ainsi qu'une accordabilité de 570 nm. Bien qu'à l'état de l'art des dispositifs intégrés AlGaAs, ces performances restent limitées par les pertes optiques induites par le processus d'oxydation. Afin d'établir un lien entre les pertes de propagation et les propriétés physico-chimiques de l'AlOx, nous avons étudié leur comportement spectral. Deux mécanismes de pertes ont été mis en évidence : un régime de diffusion à grande longueur d'onde, en accord avec un modèle considérant les interfaces rugueuses de l'AlOx, et un régime d'absorption à faible longueur d'onde, attribué à la présence de défauts générés par la réaction d'oxydation. Un effort de développement technologique visant à augmenter l'efficacité de nos échantillons a été entrepris suivant deux axes : l'optimisation fine du procédé d'oxydation et la mise en cavité optique des guides d'ondes. Les résultats obtenus sont très encurageants pour la réalisation de dispositifs non linéaires efficaces, et la démonstration d'un OPO intégré en particulier.
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