This thesis proposes a metallic hole array of a rectangular converging-diverging channel (RCDC) shape with extraordinary transmission. We use a three-dimensional (3D) finite element method to analyze the transmission characteristics of two-dimensional metallic hole arrays (2D-MHA) with RCDC. For a straight channel MHA, when the aperture size is reduced, the transmission peaks have a blue-shift. The same result is observed for a smaller gap throat for the RCDC structure. For the rectangular holes with a high length-width ratio, a similar blue-shift in the transmission peaks as well as a narrower full width at half maximum (FWHM) are observed. The asymmetry from the rectangular shape gives this structure high selectivity for light with different polarizations. Furthermore, the RCDC shape gives extra degrees of geometrical variables to 2D-MHA for tuning the location of the transmission peak and FWHM. The tunable transmission property of this structure shows promise for applications in tunable filters, photonic circuits, and biosensors. / text

No description available.

Cette thèse est consacrée au développement de dispositifs accordables sur la base de cristaux photoniques unidimensionnels qui peuvent supporter des ondes de surface de Bloch (BSW). Tout d'abord, nous explorons les possibilités de contrôler la direction de propagation des BSW par le biais de la polarisation de la lumière incidente. Dans ce cas, nous gravons sur le dessus du cristal photonique 1D des structures passives de type réseau, qui permettent à la fois de coupler la lumière incidente aux BSWs et de se comporter comme une lame séparatrice ultracompacte contrôlée par la polarisation lumineuse. Nous avons testé ce type de coupleur sur des cristaux photoniques 1D fonctionnant dans l’air et dans l’eau. Ensuite, nous démontrons l'accordabilité des BSWs en ajoutant une fine couche active dans la structure photonique multicouche. Il s’agit d’un film mince de niobate de lithium monocristallin qui permet d’introduire des propriétés anisotropes dans le cristal photonique 1D. Différentes façons de fabriquer des cristaux photoniques 1D contenant du niobate de lithium monocristallin ont été développées dans le cadre de ce travail. Ces travaux nous ont permis d’explorer le concept de contrôle électro-optique des BSWs. / This thesis is devoted to develop tunable devices on the base of one-dimensional photonic crystals (1DPhC) which can sustain Bloch surface waves (BSWs).First, we explore the possibilities to control the BSW propagation direction with polarization of incident light. In this case we manufacture additional passive structures such as gratings on the top of the 1DPhC, which are working both as a BSW launcher and polarization–controlled “wave-splitters”. We test this type of launcher in air and in water as an external medium. Then, we demonstrate the tunability of the BSW by adding an active layers into the multilayer stack. Here a crystalline X-cut thin film lithium niobate (TFLN) is used to introduce anisotropic properties to the whole 1DPhC. Different ways to manufacture 1D PhCs with LiNbO3 on the top would be described. Finally, we explore the concept of the electro-optically tuned BSW.

El silicio es la plataforma más prometedora para la integración fotónica, asegurando la compatibilidad con los procesos de fabricación CMOS y la producción en masa de dispositivos a bajo coste. Durante las últimas décadas, la tecnología fotónica basada en la plataforma de silicio ha mostrado un gran crecimiento, desarrollando diferentes tipos de dispositivos ópticos de alto rendimiento. Una de las posibilidades para continuar mejorando las prestaciones de los dispositivos fotónicos es mediante la combinación con otras tecnologías como la plasmónica o con nuevos materiales con propiedades excepcionales y compatibilidad CMOS. Las tecnologías híbridas pueden superar las limitaciones de la tecnología de silicio, dando lugar a nuevos dispositivos capaces de superar las prestaciones de sus homólogos electrónicos. La tecnología híbrida dióxido de vanadio/ silicio permite el desarrollo de dispositivos de altas prestaciones, con gran ancho de banda, mayor velocidad de operación y mayor eficiencia energética con dimensiones de la escala de la longitud de onda. El objetivo principal de esta tesis ha sido la propuesta y desarrollo de dispositivos fotónicos de altas prestaciones para aplicaciones de conmutación. En este contexto, diferentes estructuras basadas en silicio, tecnología plasmónica y las propiedades sintonizables del dióxido de vanadio han sido investigadas para controlar la polarización de la luz y para desarrollar otras funcionalidades electro-ópticas como la modulación. / Silicon is the most promising platform for photonic integration, ensuring CMOS fabrication compatibility and mass production of cost-effective devices. During the last decades, photonic technology based on the Silicon on Insulator (SOI) platform has shown a great evolution, developing different sorts of high performance optical devices. One way to continue improving the performance of photonic optical devices is the combination of the silicon platform with another technologies like plasmonics or CMOS compatible materials with unique properties. Hybrid technologies can overcome the current limits of the silicon technology and develop new devices exceeding the performance metrics of its counterparts electronic devices. The vanadium dioxide/silicon hybrid technology allows the development of new high-performance devices with broadband performance, faster operating speed and energy efficient optical response with wavelength-scale device dimensions. The main goal of this thesis has been the proposal and development of high performance photonic devices for switching applications. In this context, different structures, based on silicon, plasmonics and the tunable properties of vanadium dioxide, have been investigated to control the polarization of light and for enabling other electro-optical functionalities, like optical modulation. / El silici és la plataforma més prometedora per a la integració fotònica, assegurant la compatibilitat amb els processos de fabricació CMOS i la producció en massa de dispositius a baix cost. Durant les últimes dècades, la tecnologia fotònica basada en la plataforma de silici ha mostrat un gran creixement, desenvolupant diferents tipus de dispositius òptics d'alt rendiment. Una de les possibilitats per a continuar millorant el rendiment dels dispositius fotònics és per mitjà de la combinació amb altres tecnologies com la plasmònica o amb nous materials amb propietats excepcionals i compatibilitat CMOS. Les tecnologies híbrides poden superar les limitacions de la tecnologia de silici, donant lloc a nous dispositius capaços de superar el rendiment dels seus homòlegs electrònics. La tecnologia híbrida diòxid de vanadi/silici permet el desenvolupament de dispositius d'alt rendiment, amb gran ample de banda, major velocitat d'operació i major eficiència energètica en l'escala de la longitud d'ona. L'objectiu principal d'esta tesi ha sigut la proposta i desenvolupament de dispositius fotònics d'alt rendiment per a aplicacions de commutació. En este context, diferents estructures basades en silici, tecnologia plasmònica i les propietats sintonitzables del diòxid de vanadi han sigut investigades per a controlar la polarització de la llum i per a desenvolupar altres funcionalitats electró-òptiques com la modulació. / Sánchez Diana, LD. (2016). High performance photonic devices for switching applications in silicon photonics [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/77150