Etude des structures à cristaux photoniques à base de Nitrure de gallium GaN.

Abstract

Ce travail porte sur l’étude des structures photoniques à base de nitrure de gallium. Nous exploitons les propriétés des matériaux à bandes interdites photoniques pour réaliser des fonctions optiques permettant le guidage et l’émission de la lumière dans des structures photoniques nouvelles. Des simulations numériques ont été réalisées sur la propagation de la lumière dans les cristaux photoniques 2D planaires pour concevoir de nouveaux composants pour l’optique intégrée en se basant sur les technique de modélisation par la méthode de décomposition en ondes planes (PWE) pour le calcul des paramètres des structures photoniques en utilisant MATLAB et la méthode des différences finies dans le domaine temporel FDTD-2D pour traiter les spectres de transmission, et réflexion par le simulateur F2P. Le choix du nitrure de gallium (GaN) est motivé par son indice de réfraction relativement élevé de 2,3 à 2,7 dans un large spectre de lumière, ce qui représente un contraste d'indice de réfraction élevé avec l'air pour produire une bande interdite photonique intéressante. Dans nos simulations, nous avons traité des structures à BIP dans GaN de diverses configurations (carrée, triangulaire) et de taille (5 x 5, 30 x 15). Le simulateur F2P nous a permis d’optimiser les structures réalisées super cellules 5 x 5 à 30 x 15 avec différentes configurations de défauts (Ponctuel et linéaire : guide d’onde W1 et les cavités H1, L3, H5). Ainsi, nous avons conçu plusieurs structures à bande interdites photoniques de type guide et cavité. Les résultats des différentes simulations ont montrés que le confinement est meilleur pour le guide d’onde W1 (30 x 15) avec une large bande de transmission et que la cavité résonante L3 est la meilleure configuration avec une puissance de résonnance intéressante dans la gamme de fréquence souhaitée.