Applications des modulateurs en silicium pour les communications optiques haut débit à courte portée

La photonique sur silicium offre des solutions pour répondre aux besoins de débits croissants au sein des centre de données, en proposant des composants à bas coût, productibles en grande quantité, compatibles avec les procédés de fabrication de la micro-électronique industrielle et à faible consommation d’énergie. Parmi ces composants, les modulateurs sont des éléments clés dont la fonction est de convertir l’information portée sur un support électrique vers un support optique. Cette thèse étudie numériquement et expérimentalement différentes structures de modulateurs en silicium permettant de moduler efficacement la phase et/ou l’amplitude d’une onde optique. Une attention particulière est portée sur les micro-résonateurs en anneau de par leur efficacité et leur compacité. Une telle structure est modélisée puis étudiée dans différents régimes de modulation. Les propriétés de chirp de ce type de modulateur sont complètement caractérisées numériquement et expérimentalement pour la première fois à notre connaissance, ce qui laisse entrevoir de potentielles applications comme les réductions des pénalités dans les transmissions inter-centre de données. Enfin, des peignes de fréquences électro-optiques sont générés et optimisés avec ce même type de modulateur, grâce à un algorithme d’optimisation. Une très bonne planéité est obtenue pour chaque peigne, relativement au nombre de lignes générées. Avec un taux de répétition approprié, de tels peignes pourraient être utilisés comme des sources multi-longueur d’onde pour les transmissions utilisant le multiplexage de longueurs d’onde. Silicon photonics offers solutions to meet the needs of increasing transmission capacities within data centers, by proposing low-cost components with reduced energy consumption, compatible with large-scale production leveraging on industrial microelectronics fabrication processes. Among these components, modulators are key elements whose function is to convert the information to be transmitted from the electrical to the optical domain. This thesis numerically and experimentally investigates different silicon modulators structures allowing to efficiently modulate the phase and/or the amplitude of an optical wave. A particular attention is paid to micro-ring resonators, which are attractive due to their efficiency and their compactness. Such a structure is modelled and studied under different modulation regimes. The chirp properties of this kind of modulator are fully characterized nume