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Dissertations / Theses on the topic 'Micro-résonateurs'

Author: Grafiati
Published: 4 June 2021
Last updated: 18 February 2022

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Girault, Pauline. "Micro-résonateurs intégrés pour des applications capteurs." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S144/document.

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Abstract:
Les micro-résonateurs (MRs) sont devenus des éléments clés de la conception de capteurs optiques intégrés, car étant plus miniaturisés que l’existant, ils s’intègrent mieux dans des systèmes ''lab-on-chip'', ce qui permet aussi de réduire le volume des molécules à détecter. Les MRs sont de plus très sensibles à la variation d’indice effectif provoquée par la présence de molécules dans le milieu de détection. Dans cette thèse, nous avons utilisé deux types de matériaux différents: les polymères et le silicium poreux. Les polymères, facilement réalisables avec des méthodes de fabrication peu onéreuses, sont dans un premier temps utilisés pour valider les outils de simulation développés pour l’étude des caractéristiques des MRs pour l’application capteur basée sur la détection par évanescence. Le silicium poreux permet d'exploiter un autre mode de détection, la détection en volume. Les molécules présentes dans le milieu de détection s'infiltrent dans le matériau et réagissent de manière directe avec la lumière. En utilisant les outils de simulation développés et en adaptant le procédé de photolithographie classique utilisé pour la fabrication de MRs en polymères, des premiers MRs constitués de guides ridges à base de silicium poreux sont mis en œuvre et caractérisés. Ces travaux de thèse démontrent expérimentalement la possibilité de détecter des concentrations de glucose avec une meilleure sensibilité que l'état de l'art pouvant atteindre les 600 nm/RIU, pour les domaines utilisant la détection et l'analyse de molécules (santé-agro, défense-sécurité, environnement)
Micro-resonators have become key element for integrated optical sensor because they offer the advantage of significantly minimizing the device size, which allows an easily integration on lab-on-chip and greatly reduces the amount of molecules to be detected. Moreover, micro-resonators are extremely sensitive to the effective index variation induced by the presence of molecules in the detection medium. The thesis focuses on two different materials: polymers and porous silicon. Firstly, polymers, easily implementable with a low cost fabrication, are used to validate the simulation tools developed for the study of micro-resonators characteristics in order to perform sensing application based on the detection by evanescence. Then, porous silicon is investigated in order to operate another type of detection, the detection by volume. The molecules to be detected and present in the medium detection infiltrate into the material and interact directly with the light. Using simulation tools and by adapting the photolithographic process used for polymers micro-resonators fabrication, the first micro-resonators based on porous silicon ridge waveguides are obtained and characterized. The work contained in this thesis demonstrate experimentally the possibility of sensing concentrations of glucose with a sensitivity of 600 nm/RIU, using volume detection, which is higher than the state of the art, for domains using the sensing and analysis of molecules (health, food industries, security and environment)
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Zermane, Aziza. "Contribution à l'étude et la faisabilité de micro-résonateurs en structure planaire." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00695553.

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Abstract:
Ce travail concerne l'étude et la réalisation de dispositifs hyperfréquences coplanaires de type composite main droite/gauche (CRLH). Dans la première partie du mémoire, l'état de l'art des structures CRLH et leur aspect théorique sont présentés. La deuxième partie concerne la modélisation circuit et la conception de la cellule CRLH de base. Un modèle circuit a été développé à partir des modèles existants. Un résonateur d'ordre zéro (ZOR en anglais) à couplage capacitif a été fabriqué et les résultats expérimentaux nous ont permis de valider le modèle théorique. Une réduction de 80% de la taille du résonateur a été observée par rapport au résonateur demi-longueur d'onde à la même fréquence du travail. Une ligne de transmission à deux bandes de propagation a été réalisée par la mise en cascade de cinq cellules CRLH de base. La troisième partie est vouée à l'utilisation des couches magnétiques dans les structures CRLH pour réaliser des dispositifs hyperfréquences accordables. L'agilité en fréquence du ZOR a été confirmée expérimentalement. Nous avons aussi proposé un modèle théorique simple de la cellule CRLH réalisée sur un substrat de YIG. Les résultats expérimentaux de la ligne CRLH à ferrite et pour différentes valeurs du champ magnétique appliqué sont présentés et comparés au modèle théorique et aux simulations 3D.
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Ghisa, Laura. "Couplage de micro résonateurs. Applications aux fonctions optiques de traitement du signal." Phd thesis, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00383746.

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Abstract:
Nous présentons dans ce mémoire de thèse des travaux qui portent sur l'étude de micro résonateurs à modes de galerie et en anneau couplés dans le but d'applications aux fonctions optiques de traitement du signal.
Dans une première partie nous présentons un modèle matriciel pour décrire la propagation de la lumière dans des structures à anneaux couplés. L'utilisation de ce modèle se résume pour des structures dont on connaît les coefficients de couplage entre les guides.
Dans le cas de résonateurs constitués d'un milieu qui ne présente pas d'effets non-linéaires nous avons montré que les structures à anneaux couples permettent de réaliser la synthèse de filtres optiques.
Si les résonateurs sont le siège d'une non linéarité dispersive d'ordre 3 nous avons deux cas possibles en fonction du type d'excitation. Hors résonance nous avons montré que nous pouvons obtenir potentiellement des dispositifs /N+1/ stables en utilisant un système formé de /N/ anneaux couplés, ainsi que la tristabilité dans un seul anneau en utilisant un signal de commande. A résonance nous avons montré que l'on peut obtenir la fonction de remise en forme du signal pour des débits de 40 Gb/s.
La deuxième partie porte sur les travaux réalisés sur l'oscillateur optoélectronique. Dans le schéma classique d'un tel oscillateur la fonction de retard optique est obtenue en utilisant une ligne à fibre optique de longueur proportionnelle au retard nécessaire. Nous voulons remplacer cette ligne avec une ligne à retard à base de microrésonateurs. Nous présentons des procédés de fabrication de résonateurs sphériques et diverses méthodes de mesure de leurs facteurs de qualité, proportionnel au retard induit.
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4

Mejaouri, Salim. "Conception et fabrication de micro-résonateurs pour la réalisation d'une puce neuromorphique." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2018. http://hdl.handle.net/11143/11930.

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Abstract:
La miniaturisation des transistors ayant atteint ses limites, des technologies alternatives capables de traiter les données sont aujourd’hui beaucoup étudiées. Dans ce contexte, nous développons une architecture de réseau de neurones mécaniques, capable de résoudre effi- cacement des problèmes non-triviaux comme la classification ou la prédiction de fonctions chaotiques. Cette architecture est inspirée des travaux sur les réseaux de neurones récur- rents (RNN), et plus particulièrement du reservoir computing. Le dispositif est un réseau d’oscillateurs MEMS anharmoniques, lui permettant ainsi d’être compact et de consom- mer peu d’énergie. Les poutres en silicium bi-encastrées ont été choisies pour réaliser le dispositif, sachant qu’elles ont été largement étudiées et sont simples à implémenter. Nous présentons ici le travail expérimental sur les MEMS non linéaires qui seront utilisés par la suite pour réaliser le dispositif. Des simulations numériques du réseau ont permis, dans un premier temps, d’identifier les requis sur la dynamique des résonateurs. Ceux-ci ont été par la suite conçus de manière à répondre le mieux possible à ces requis. Un couplage méca- nique efficace a été élaboré pour relier chacun des oscillateurs. Afin de prédire précisément le comportement des résonateurs couplés dans le régime linéaire et non linéaire, des ana- lyses par éléments finis ont été réalisées. Un procédé de micro fabrication rapide et simple a été développé. Enfin, les structures ont été caractérisées optiquement et électriquement. Les résultats expérimentaux sont en accord avec les simulations ce qui suggère que notre approche convient à la conception et à la fabrication d’un dispositif neuromorphique.
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Mortada, Oussama. "Conception et réalisation de micro-résonateurs piezoélectriques sur substrat de silicium sur isolant." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0075/document.

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Abstract:
Les ondes acoustiques, démontrées théoriquement en 1885 par le scientifique anglais Lord Rayleigh, constituent de nos jours un sujet de recherches très intéressant. Elles sont devenues indispensables à la fabrication des systèmes de télécommunication miniatures et performants, tels que par exemple les filtres, les oscillateurs ou encore les capteurs. Les dispositifs fonctionnant grâce aux ondes acoustiques sont connus sous le nom de « dispositifs piézoélectriques » puisqu’ils transforment les signaux RF en ondes acoustiques, et vice versa, grâce au phénomène piézoélectrique direct. Le développement de ces dispositifs piézoélectriques a été indispensable pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (sélectivité, miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration). Cette thèse s’inscrit dans une démarche générale de développement des dispositifs piézoélectriques, notamment des micro-résonateurs piézoélectriques qui en constituent la dernière génération. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherches : l’étude théorique des micro-résonateurs piézoélectriques à travers une modélisation électrique d’une part, et, d’autre part, la description des procédés de fabrication réalisés en salle blanche du laboratoire d’XLIM
The acoustic waves, theoretically demonstrated in 1885 by the English scientist Lord Rayleigh, are nowadays an interesting research subject. It became essential to the fabrication of miniature and efficient systems of telecommunication, such as filters, oscillators or sensors. Devices using the acoustic waves are known as piezoelectric devices, because they transform RF signal into acoustic waves, and vice versa, thanks to the direct piezoelectric phenomenon. The development of these piezoelectric devices was essential to meet the particular and extreme requirements of the current systems of telecommunication (selectivity, miniaturization, low cost, ease of manufacturing and integration). This thesis is part of a global approach to develop the piezoelectric devices, notably the piezoelectric micro-resonators which constitute the latest generation. Two main axes have been developed during the research work: the theoretical study of piezoelectric micro-resonators through an electric modelling, on one hand, and, on the other hand, the description of the manufacturing processes accomplished in clean room of XLIM’s laboratory
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Legrand, Bernard. "CONTRIBUTION AU DOMAINE DES ACTIONNEURS ET RÉSONATEURS MICRO-‐ÉLECTROMÉCANIQUES. APPLICATIONS À LA NANO­‐CARACTÉRISATION." Habilitation à diriger des recherches, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00706851.

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Abstract:
Depuis 1996, mes activités de recherche se sont inscrites dans les champs des nanosciences, de la physique des semi-conducteurs, des micro/nanotechnologies, et des MEMS/NEMS (Micro/Nanosystèmes électromécaniques). En particulier, j'ai rejoint en octobre 2000 le groupe Microsystèmes Silicium de l'IEMN sur le sujet des résonateurs micro-électromécaniques et de leurs applications pour le traitement du signal en gamme RF et IF. Cette activité a permis de développer les techniques de caractérisation électrique des dispositifs ainsi que leur modélisation électromécanique. A partir de 2002, j'ai étendu mes activités dans le domaine des MEMS vers les micro-actionneurs et les micro-capteurs, dont les applications concernent les nanotechnologies et la biologie. Je me suis appliqué au développement d'actionneurs électrostatiques pour un fonctionnement en milieu liquide, et au développement de capteurs capacitifs et piézorésistifs aux performances ultimes pour des applications nanométriques. Depuis 2007, l'activité de recherche se concentre sur l'utilisation des résonateurs MEMS en tant que nouvelle génération de sondes de microscopie à force atomique (AFM) à hautes performances. Cette activité est actuellement soutenue par le Conseil Européen de la Recherche (ERC) dans le cadre d'un financement Starting Grant dont je suis le bénéficiaire. En 2009, nous avons démontré le concept des sondes MEMS AFM en obtenant les premières images de microscopie, et en 2010 nous avons obtenu des images d'origamis d'ADN à la cadence rapide d'une image par seconde. Le travail de recherche se focalise maintenant sur le développement des sondes afin d'en améliorer les performances en termes de fréquence de vibration, de résolution en force et de vitesse d'acquisition. Un autre aspect concerne l'utilisation de ces sondes pour l'analyse rapide du comportement dynamique de nanobiosystèmes en milieu liquide. Ces travaux s'inscrivent dans une vision à plus long terme visant à développer des solutions à base de MEMS et de NEMS pour l'instrumentation scientifique et la nanocaractérisation multimodale.
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Gutierrez, Napoléon. "Peignes de fréquences optiques par effet Kerr dans les micro et mini résonateurs optiques." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30273.

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Abstract:
Les peignes de fréquences optiques trouvent de nombreuses applications dans les domaines de l'optique, la physique, la spectroscopie et l'optoélectronique entre autres. Le laser à verrouillage de modes est, historiquement, le système à l'origine de ces peignes de fréquences. Plus récemment, dans la quête pour la miniaturisation des générateurs de peignes de fréquences optiques, les micro-résonateurs et mini-résonateurs ont émergé comme des alternatives attirantes grâce à leur compacité et aux propriétés d'accumulation de puissance, de sélectivité modale et de stabilité mécanique. Les travaux de thèse présentés ici portent sur l'étude et la modélisation des peignes Kerr à base de résonateurs passifs. Le premier chapitre fait un état de l'art des micro et mini peignes Kerr et met en avant les avantages de ces plateformes pour la génération de peignes de fréquences optiques. Le deuxième chapitre présente le formalisme utilisé pour l'étude des résonateurs passifs en régime linéaire et non-linéaire. L'approche non-linéaire est basée sur un modèle itératif issu des travaux d'Ikeda, permettant d'étudier la formation de peignes Kerr dans les résonateurs passifs. Dans le troisième chapitre, des résultats de génération de peignes Kerr dans un résonateurs intégré sont présentés et confrontés à des résultats de simulations basés sur le modèle introduit dans le chapitre qui précède. Le dernier chapitre vise à étudier l'impact d'un couplage d'accès non idéal sur la génération de peignes Kerr dans les résonateurs passifs. Des simulations sont présentées, mettant en lumière l'influence importante du choix du coupleur sur le type de peigne généré par l'ensemble résonateur-coupleur
Optical frequency combs find applications in optics, physics, precision spectroscopy and opto-electronics among others. The mode-locked laser is historically the system at the origin of these combs. More recently, in the quest for the miniaturization of optical frequency comb generators, micro-resonators and mini-resonators have emerged as attractive alternatives due to their compact nature as well as their mode selectivity and power enhancement properties. The work presented in this thesis is centered on the modeling of passive resonator based Kerr frequency combs. The first chapter of this thesis presents a state of the art of micro and mini Kerr frequency combs and puts forth the advantages of resonator-based platforms for the generation of optical frequency combs. The second chapter presents the model used to study passive optical resonators in the linear and non-linear regimes. The non-linear approach is based on an Ikeda map, allowing the study of Kerr comb formation in passive resonators. In the third chapter, Kerr frequency combs generated in an integrated resonator are presented. These results are compared to simulation results based on the model presented in the preceding chapter. The last chapter studies the impact of frequency-dependent access coupling parameters on the generation of Kerr frequency combs. Simulation results are presented, bringing to light the importance of the influence that these coupling parameters have on the combs generated in the resonator
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Nagtegaele, Patrice. "Micro-résonateurs circulaires à base de polymère pour fonctions d'insertion-extraction en télécommunications optiques." Cachan, Ecole normale supérieure, 2005. http://www.theses.fr/2005DENS0001.

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Abstract:
La commutation optique haute vitesse, la modulation, le multiplexage-démultiplexage en longueur d'onde ainsi que le filtrage sont devenus des fonctions de plus en plus vitales dans la réalisation des réseaux d'accès fournissant des services de télécommunications à large bande passante. Une intégration à grande échelle de ces fonctions de traitement de l'information est envisageable grâce à une technologie d'optique intégrée basée sur les microrésonateurs et à l'utilisation de matériaux organiques passifs et actifs. Deux approches basées sur des microrésonateurs à base de polymère électro-optique ont été explorées. La première approche associe des guides d'ondes inorganiques et à des microrésonateurs polymères alors que la seconde est constituée uniquement de matériaux organiques. Ces deux approches nous ont permis de réaliser et de caractériser des prototypes tels que des filtres, des multiplexeurs/démultiplexeurs, des commutateurs ou des modulateurs électro-optiques
High speed optical switching, modulation, wavelength multiplexing and filtering are becoming increasingly vital functions to realize fiber optic access networks that provide high bandwidth telecommunication services to the home or building. By using existing integrated optics microresonator technology and organic electro optic materials, large scale photonic integration of active functions is feasible. A new generation of integrated optics technology will be developed into robust densely integrated active photonic platform and eventually lead to the demonstration of low power, highly manufacturable and hence low cost multiwavelength transceivers for access networks. For the engineering of optical subsystems, two different approaches, both based on electro optic polymer microresonators vertically coupled to add drop waveguides, have been investigated and implemented. The first approach uses the hybrid integration of inorganic waveguides coupled to electro optic polymer microresonators whereas the second design associates polymer waveguides and microresonators. Using these approaches, we have designed and realized working microresonator prototypes used as mux/demux, high speed switches or modulators
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Vallet, Olivier. "Etude de résonateurs compensés thermiquement et de dispositifs de stabilisation pour oscillateurs micro-onde." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2046.

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Abstract:
Ce mémoire présente l'étude et la réalisation d'oscillateurs microondes stables au moyen de résonateurs électromagnétiques à faible sensibilité thermique et d'un circuit de correction. Le premier résonateur consiste en une cavité réalisée en une céramique dont le coefficient de dilatation différentiel s'annule localement à température ambiante, l'ULE. Une méthode de dépôt métallique sur céramiqueà été développée. Notre cavité montre deux points d'inversion, à -5ʿC et à 23ʿC. Le second résonateur est un saphir à modes de galerie, sur lequel on dépose une couche mince de rutile. Les sensibilités à la température de ces deux matériaux se compensent localement dans le résonateur ainsi formé. Celui-ci présente une température d'inversion T0 de 45,7K, avec une sensibilité thermique de 1,2. 10-7 (T-T0) K-1. La présence de rutile affecte peu le coefficient de surtension du résonateur. Nous avons également étudié l'amélioration du circuit avec l'ajout d'un correcteur de fréquence. Nous comparons donc plusieurs méthodes de correction, pour choisir le correcteur de Pound, mieux adapté aux variations à moyen et long terme. Deux oscillateurs corrigés ont été réalisés. On a pu observer une diminution de 30 dB. Rad2/Hz de Sj (100 Hz). L'oscillateur corrigé utilisant le résonateur Saphir-Rutile a montré une stabilité de 2. 10-12 entre 1 et 10 s. Résonateur saphir-rutile et correcteur de Pound ont montré des résultats satisfaisants et sont désormais introduits dans de nouveaux dispositifs
This work consists of the study and realization of stable microwave oscillators by means of low temperature sensitivity microwave resonators and a correction circuit. The first resonator is a cavity made of a ceramic whose differential dilatation coefficient reaches zero at ambient temerature, ULE. An original metal layer deposition technique was developped. The cavity showed two turnover temperatures, -5ʿC and 23ʿC. The frequency curvatures around those temperatures are still quite high. The second resonator is a whispering gallery mode sapphire on which a rutile thin film was deposited. Both materials temperature sensitivities complement each other in the whole resonator. Its turnover temperature T0 is 45,7K, and its temperature sensitivity reaches 1,2. 10-7 (T-T0) K-1. The rutile presence has a very low influence on the Q0 factor. After some frequency correction methods comparison we choosed the Pound corrector, whose results are the best on long-term measurements. Two corrected oscillators were realized. We measured a 30 dB. Rad2/Hz Sj (100 Hz) reduction. The sapphire-rutile corrected oscillator's sy reached 2. 10-12 between 1 and 10 s. Sapphire-rutile resonator and Pound corrector displayed satisfying results and are from now on introduced in new devices
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Arlotti, Clément. "Conception et analyse de micro-résonateurs optiques pour la génération de peignes de fréquences." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30248/document.

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Abstract:
Les micro-résonateurs à modes de galerie, qu'ils soient déclinés sous forme de disques, anneaux ou hippodromes, sont devenus les éléments constitutifs clés de nombreux composants photoniques de haute performance. Les réalisations exploitant les semiconducteurs III-V sont particulièrement attrayantes car elles ouvrent la possibilité d'intégrer conjointement des sections actives et passives et donc de diversifier les fonctionnalités sur une même puce photonique. Au niveau technologique, l'intégration verticale du résonateur au-dessus de ses guides d'accès permet de distribuer les fonctions actives et passives sur des plans distincts et de faciliter la réalisation des composants grâce à des procédés mieux maitrisés. Une technique de fabrication récemment introduite dans l'équipe et basée sur la filière AlGaAs/AlOx a ainsi permis de réaliser, à l'aide d'étapes simples, des micro-disques couplés verticalement à leur guide d'accès. Les performances de ces composants restent toutefois limitées en raison de leur architecture, complexifiée par les empilements multicouches qui les constituent.Les travaux de recherche menés au cours de cette thèse ont porté sur la faisabilité d'émettre un peigne de fréquences optiques à partir de ces résonateurs. Pour cela, les composants doivent être conçus de manière à présenter un facteur de qualité suffisamment élevé tout en maximisant la puissance circulant dans la cavité, afin de pouvoir déclencher les processus non-linéaires à la base de la génération du peigne. Pour un composant monomode transverse, la puissance intracavité est maximale lorsque le système opère en régime de couplage critique, c'est-à-dire lorsque les pertes internes à la cavité sont égales aux pertes externes (ou pertes par couplage). Nous avons donc développé un outil semi-analytique basé sur une expansion modale afin de réaliser une modélisation paramétrique large bande des performances des systèmes couplés verticalement, encore peu étudiés, tant au plan théorique que pratique. Notre modèle générique exploite la théorie des modes couplés (CMT) et les relations universelles régissant les propriétés spectrales des micro-résonateurs couplés. Nous l'avons étendu en étudiant l'influence spectrale de différents paramètres opto-géométriques sur la fonction de transfert de la cavité couplée et avons, en particulier, mis en évidence par une approche variationnelle, deux conditions théoriques permettant d'obtenir un régime critique achromatique lorsque la cavité et son guide d'accès sont désaccordés en phase. Ce modèle à d'abord été appliqué à la simulation de résonateurs en hippodromes exploitant la filière Si3N4/SiO2 car plusieurs études ont déjà démontré la génération de peignes avec cette plateforme technologique. Ces travaux ont abouti au dessin de structures désaccordées en phase et technologiquement réalisables dont la bande passante critique est augmentée d'un ordre de grandeur par rapport au cas plus répandu de guides accordés en phase. Nous avons ensuite initié une évaluation numérique de la génération de peignes de fréquences, basée sur la résolution itérative de l'équation de Schrödinger non-linéaire prenant en compte les variations des propriétés spectrales et dispersives de ces hippodromes. Le modèle générique a enfin été appliqué aux micro-disques AlGaAs/AlOx. Pour cela, nous avons introduit un critère permettant d'utiliser la CMT dans le cas de coupleurs asymétriques présentant une zone de séparation multicouche. Les résultats, en bon accord avec l'expérience, nous ont permis de mieux appréhender les limitations des dispositifs réalisés et de proposer de nouvelles structures pour en améliorer les performances. Le dessin d'une nouvelle structure AlGaAs/AlOx multicouche permettant d'améliorer les facteurs de qualité des résonateurs jusqu'à deux ordres de grandeurs a ainsi été proposé. La validation expérimentale des dessins proposés tant pour la filière Si3N4/SiO2 que AlGaAs/AlOx est en cours
Whispering-gallery -mode micro-resonators, whether in the form of disks, rings or racetracks, have become the key building blocks of many high-performance photonic components. The embodiments exploiting the III-V semiconductors are particularly attractive for they open the possibility of integrating active and passive sections together and therefore diversify the functionalities on the same photonic chip. Furthermore, the vertical integration of the resonator above its access waveguide(s) makes it possible to distribute the active and passive functions on distinct planes and makes the realization of the components easier by using better-controlled methods. A fabrication technique recently introduced in the team and based on the AlGaAs / AlOx technological platform, allowed us to realize, by means of simple steps, vertically-coupled microdisks. The performance of these components, however, is limited due to their architecture, complicated by their constitutive multilayer stack. The research carried out during this PhD thesis focused on the feasibility of emitting an optical frequency comb from these resonators. For this purpose, the components must be designed so as to present a sufficiently high quality factor while maximizing the power circulating in the cavity in order to be able to trigger the non-linear processes required for the comb generation. For a transverse single-mode component, the intracavity power is maximal when the system operates in critical coupling regime, i.e .when the losses inside the cavity are equal to external losses (or coupling losses). As a first step, we have developed a semi-analytical tool based on a modal expansion in order to carry out a broadband parametric study of the performances of vertically coupled systems. Up to now, this coupling layout has indeed been little studied, both theoretically and practically. Our generic model, based on the coupled mode theory (CMT) and the universal relations governing the spectral properties of coupled micro-resonators, reveals two theoretical conditions for obtaining an achromatic critical-coupling regime when the cavity and its access waveguide are phase-mismatched. We first applied it to the simulation of single- mode racetrack resonators made of Si3N4 / SiO2 since several studies have already demonstrated comb generation using this technological platform. Our work resulted in the design of phase-mismatched and technologically feasible structures with critical-copuling bandwidths being increased by one order of magnitude compared to the reference case of phase- matched waveguides. We subsequently initiated a numerical evaluation of frequency comb generation, based on the iterative resolution of the non-linear Schrödinger equation taking into account the variations of the spectral and dispersive properties of these racetracks. The generic model has finally been applied to AlGaAs / AlOx microdisks. For this purpose, we have introduced a criterion allowing an unambiguous implementation of CMT in the case of asymmetric couplers having a multi-layer separation zone. The results, in good agreement with experimental data, allowed us to better understand the limitations of the fabricated devices and to propose new structures AlGaAs / AlOx with improved performances. The experimental validation of the proposed designs for both the Si3N4 / SiO2 and AlGaAs / AlOx components is currently in progress
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Badev, Alexandre. "Matériaux diélectriques à faibles pertes utilisés comme résonateurs et filtres dans les circuits micro-ondes." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/480/.

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Abstract:
Liés à la demande d'échange d'informations via les communications sans fil, les besoins en équipements utilisant les micro-ondes sont en continuellement en croissance. La miniaturisation des dispositifs s'est accélérée depuis les années 2000, en particulier dans le domaine des télécommunications et de l'aéronautique. En tant que résonateur - oscillateur, des pastilles diélectriques étaient utilisées, tandis que des bandes micro ruban (microstrip) s'étaient imposées comme guide d'ondes, sachant qu'un matériau pour les hyperfréquences n'est pas universel puisqu'il ne peut pas être utilisé dans une grande gamme de fréquence. Pour les appareils utilisés dans le domaine des communications sans fil, la tendance est de chercher à obtenir de plus grandes capacités dans de plus faibles dimensions, et par conséquent d'augmenter les fréquences de travail vers une gamme plus élevée, notamment les GHz. Les résonateurs diélectriques sont utilisés dans les circuits micro-ondes pour concentrer les champs électriques. Leur facteur de qualité (Q) est comparable à celui des cavités résonantes, et ils tiennent compte d'une grande linéarité à des niveaux de puissance élevée. Ils sont couramment utilisés comme stabilisateurs de fréquence dans les oscillateurs hyperfréquences. Un résonateur diélectrique est caractérisé par trois propriétés principales : une permittivité diélectrique (er) relativement élevée, des pertes diélectriques (tan d) assez faibles, et une stabilité thermique (tf) autour de la fréquence de résonance. La constante diélectrique est un critère de miniaturisation du résonateur en étant inversement proportionnelle aux dimensions de celui-ci. Les faibles pertes (ou grand facteur de qualité) permettent une meilleure sélectivité de la bande passante en fréquence de résonance, une meilleure suppression du bruit, et de faibles pertes de puissance transmise. La stabilité thermique est importante pour l'utilisation du composant dans différents environnements sans altération de ses performances et effets néfastes sur le signal. .
With the request for information exchange via wireless communications, the needs for equipment using microwaves and microwave technology have been increasing in the last 10 years. At the beginning of the 21st century, relating to the field of telecommunications and aerospace, the microwave devices were miniaturized. Dielectric pellets were used as resonator-oscillator components, respectively micro-strip lines were integrated as waveguides. It should be noticed that a single microwave material is not universal and therefore cannot be used in a wide frequency range. The devices used in wireless communications tend to have smaller dimensions and larger capacity. Therefore the operating frequency shifts to a higher range, notably the GHz domain. Dielectric resonators are used in microwave integrated circuits in order to concentrate electric fields within the resonator body. Their quality factor (Q) is similar to that of resonant cavities, as they reflect a high linearity at high power levels. They are commonly used as frequency stabilizers for oscillators operating in the microwave frequency range. A dielectric resonator is characterized by its three main properties: a relatively high dielectric permittivity (er), low dielectric losses (tan d), and a thermal stability at a given resonant frequency (tf). The dielectric constant is a criterion for miniaturization of the resonator because the dielectric permittivity is inversely proportional to its size. The low loss (or high quality factor) allows greater selectivity of the bandwidth at the resonant frequency, a better noise suppression and low loss of transmitted power. .
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Walter, Benjamin. "Fabrication de micro-résonateurs haute fréquence pour la microscopie à force atomique sur des objets biologiques." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10168/document.

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Abstract:
La Microscopie à Force Atomique (AFM) rapide et ses applications potentielles en nano-biotechnologie nécessite l’augmentation de la fréquence de résonance des sondes, constituées de levier résonant à quelques mégahertz. De plus, lors du passage en liquide, la fréquence de résonance ainsi que le facteur de qualité sont dégradés tandis que le système optique de mesure gagne en complexité. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent de remplacer le levier standard de l’AFM par un microsystème résonant à haute fréquence, présentant un facteur de qualité élevé et dont l’actionnement comme la détection seront intégrés. Après un état de l’art de l’AFM et de l’apport potentiel des microsystèmes pour la discipline, les détails de la conception d’une sonde basée sur un anneau en silicium vibrant suivant un mode elliptique munie d’une pointe sont présentés. Le procédé technologique 3D de fabrication collective sur substrats des sondes est détaillé. La pointe, dont l’apex présente un rayon de courbure nanométrique, est fabriquée par gravure chimique. L’actionnement électrostatique et la détection capacitive mettent en jeu un entrefer de 80nm auto-aligné. Un ensemble de caractérisations électriques et optiques permettent de mesurer et de calibrer les sondes avant leur montage sur un scanner AFM commercial. L’imagerie sur des échantillons biologiques, des origamis d’ADN, à l’aide d’une sonde fonctionnant à 11MHz et présentant un facteur de qualité à l’air de 1300 conclue ce manuscrit. La résolution en force obtenue est de 5pN.Hz-1/2
High speed Atomic Force Microscopy (AFM) and its potential applications in nanobiotechnology need to increase the resonance frequency of the probes limited in the case of the usual cantilever to a few megahertz. The first chapter describes the state of the art of the AFM and focus on the potential of MEMS in this area. The second chapter treats of the conception of a sensor taking advantage of the high resonance frequency of a silicon bulk mode resonator integrating a nanotip fabricated in batch process. We describe in the next chapter the realization of MEMS-based AFM Nanoprobes with integrated in-plane nanotip and 80nm self-aligned capacitive transduction gaps. The probes are fabricated using a photolithographic process and deep reactive ion etching. Small gaps being critical to maximize the capacitive transduction, the self-aligned 80nm capacitive gaps are obtained by thermal oxidation of the resonator side walls and polysilicon refilling. A chemical wet etching defines the in-plane nanotip thanks to the selectivity between the silicon planes. The radius of the tip apex obtained is about 10-20nm.One probe, working at 11MHz and showing a Q factor of 1300 is optically and electrically fully characterized. The probe holder of a Multimode Veeco microscope is replaced by a dedicated circuit board supporting the MEMS probe. The sample is constituted by DNA origami which is bimolecular self-assembled structure programmed to form various geometric shapes. In this case, 50nm side and 2nm height squares of DNA deposited on mica surface are used. For this probe, the minimal detectable force is estimated at 5pN.Hz-1/2
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Rasoloniaina, Alphonse. "Études expérimentales de dispositifs intégrés à base de micro-résonateurs à mode de galerie en verres actifs." Phd thesis, Université Rennes 1, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01009345.

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Abstract:
Les microrésonateurs à mode de galerie passifs à base de cristal ou de verre fabriqués par la méthode de fusion possèdent un facteur de qualité limité à quelques 10E8. Ceci est généralement dû à la contamination de la surface du résonateur lors de sa fusion. Dans ces travaux, nous proposons de contourner cette limitation en utilisant des microrésonateurs actifs pour compenser les pertes. Afin de caractériser les microrésonateurs actifs de très haut facteur de qualité ainsi obtenu, nous nous appuyons sur la méthode CRDM (Cavity Ring Down Measurement). Cette méthode interférométrique est d'une part bien adaptée à la caractérisation de résonateurs de très haut facteur de qualité et d'autre part elle permet de remonter de manière univoque aux facteurs de qualité intrinsèque Qo et extrinsèque Qe du résonateur. Dans un régime de compensation de pertes, nous avons pu atteindre tous les régimes de couplage et obtenus des facteurs de qualité intrinsèques excédant les 10E10. En régime d'amplification sélective, nous avons démontré expérimentalement que l'on pouvait obtenir des gains élevés allant jusqu'à 33 dB et des retards de groupe excédant 2,3 µs dans ces microrésonateurs actifs. Ces microrésonateurs de très haut facteur de qualité et de très haute finesse peuvent présenter un couplage modal se manifestant par un doublet de résonances. Une confrontation théorie/expérience avec la méthode CRDM permet de mesurer un écart très faible entre les doublets. Par ailleurs, ces microrésonateurs présentant un fort confinement spatial et une forte surtension, sont propices à l'observation d'effets non-linéaires. Une modélisation intégrant l'effet thermique et l'effet Kerr a été réalisée. Une confrontation théorie/expérience nous a permis d'estimer la puissance réellement injectée dans le mode ainsi qu'à estimer le volume du mode.
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Douchet, Gabrielle. "Contribution à l'étude des matériaux piézoélectriques de synthèse LGS et LGT pour des applications micro-résonateurs basse fréquence." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00580729.

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Abstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'étude de matériaux piézoélectriques de synthèse de la famille des langasite et sur la réalisation de micro-résonateurs basse fréquence dans ces matériaux. La première partie de l'étude se concentre sur la recherche des orientations des coupes compensées en température pour les coupes X de la langasite (LGS) et de la langatate (LGT), pour les modes d'extension selon Y et de flexion autour de X. Un modèle analytique simple et des simulations par éléments finis permettent de déterminer les valeurs théoriques de ces orientations. Des dispositifs de types barreau et diapason sont ensuite réalisés afin d'effectuer des mesures électriques pou confirmer l'existence de ces coupes compensées. La seconde partie de l'étude concerne la fabrication de micro-résonateurs en langasite. Plusieurs méthodes d'usinage (mécanique, DRIE,...) sont envisagées avant que notre choix ne se porte sur l'usinage chimique (solution HCl). Le procédé de fabrication est détaillé puis des mesures de vibration sont menées pour les dispositifs obtenus.
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Pluchon, David. "Conception de micro-résonateurs 2D et 3D en photonique intégrée sur polymère : de l'approche théorique à la caractérisation optique." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1S035.

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Abstract:
L'étude de micro-résonateurs en photonique intégrée à base de polymères a récemment émergé de par les nombreuses applications dans divers domaines. Les travaux réalisés s'étendent de la conception jusqu'à la caractérisation optique de telles structures intégrées. Une première partie concerne la réalisation de résonateurs sphériques (3D) par procédés issus de la micro-fluidique. Par la suite, des familles de structures résonantes (2D) de formes disque et stade ont été réalisées par procédés de dépôts couches minces. La lithographie dite UV profonde a été mise à profit pour réaliser de telles cavités résonantes. L'ensemble des caractérisations optiques de ces systèmes a été effectué sur banc micro-optique à l'aide de sources spectrales large bande et d'analyseur spectral optique. La présence de modes résonants spécifiques appelés modes de galerie a été mise en évidence dans la perspective d'adapter ces structures à la conception de futurs capteurs
Study of micro-resonators in polymeric integrated photonics has recently emerged due to many applications in various fields. The work ranges from design to optical characterization of such integrated structures. The first part concerns the production of spherical resonators (3D) by micro-fluidics processes. Later, families of resonant 2D structures shaped as stadium and disc were produced by thin film deposition processes. Lithography called deep UV was used to achieve such resonant cavities. All the optical characterization of these systems was carried out on micro-optical bench using broadband spectral sources and optical spectrum analyzer. The presence of specific resonant modes called whispering gallery modes has been demonstrated with a view to adapting these structures for future sensors
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Trebaol, Stephane. "Etudes expérimentales des propriétés dispersives de structures photoniques à base de micro-résonateurs pour la réalisation de fonctions optiques." Phd thesis, Université Rennes 1, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00550001.

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Abstract:
La caractérisation de résonateurs de facteurs de surtension très élevés (> 10^8) est difficilement réalisée à partir des méthodes expérimentales conventionnelles en régime stationnaire. Nous proposerons une méthode hybride spectrale/temporelle permettant la mesure du facteur de surtension global et la discrimination, de manière univoque, des facteurs Q_0 intrinsèque et Q_e extrinsèque du dispositif. Par cette simple mesure, nous déterminons le régime de couplage et les propriétés dispersives de micro-cavités. Dans un second temps, nous présenterons différentes architectures à base de cavités couplées actives donnant accès un à degré de liberté supplémentaire quant au contrôle de la dispersion. Nous étudierons successivement le phénomène de transparence induite pour la réalisation d'états de lumière lente puis la dispersion induite dans le cas de deux et trois cavités. Dans ce dernier cas, la modulation des pertes intrinsèques mène à un contrôle actif du facteur de qualité de la structure. La démonstration expérimentale de ce principe montre la possibilité d'ingénierie du facteur Q par l'utilisation de structures photoniques artificielles actives.
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Trebaol, Stéphane. "Études expérimentales des propriétés dispersives de structures photoniques à base de micro-résonateurs pour la réalisation de fonctions optiques." Rennes 1, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00550001.

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Abstract:
Ce travail porte sur l'étude expérimentale et théorique des propriétés dispersives de structures photoniques à base de micro‐résonateurs. La caractérisation de la fonction de transfert de résonateurs de facteurs de surtension très élevés (>  108) est difficilement  réalisée à partir des méthodes expérimentales conventionnelles en régime stationnaire.  Nous proposons une méthode hybride spectrale/temporelle associée à un modèle analytique permettant la mesure du facteur de surtension global et  la discrimination, de manière univoque, des facteurs Q0 intrinsèque (résonateur) et Qe extrinsèque (coupleur) du dispositif.   Par cette  simple mesure,  nous déterminons le  régime de couplage et les propriétés dispersives du système sous test.  Cette méthode est appliquée avec succès sur des résonateurs à fibre, des micro‐disques MgF2 et  des microsphères passives et actives.  Dans les résonateurs micro‐sphériques à modes de galerie (haut facteur de qualité et grande finesse : F>105) nous avons notamment étudié leur capacité à réaliser un filtre amplificateur de haute sélectivité(gain supérieur à 20 dB à 1,55 μm et de largeur spectrale de 115 kHz) ainsi que la levée de dégénérescence entre les modes contra‐propagatifs de la cavité.   Ce dernier effet induit par la diffusion Rayleigh se manifeste par un doublet de résonances dont l’écart en fréquence est une signature de l'efficacité de la rétrodiffusion.  Parallèlement, nous proposons différentes architectures à base de cavités couplées dans le but de contrôler la dispersion dans ces systèmes.  Nous avons étudié la transparence induite par couplage de résonateurs dans des structures dites CRIT (équivalent  classique  de  l’EIT) pour la réalisation d’états de lumière lente.  Les limites imposées par les pertes intrinsèques des  résonateurs peuvent être contournées par l’utilisation de résonateurs actifs. Le paramètre  supplémentaire lié au caractère actif des résonateurs offre un potentiel d'application en tant que ligne à retard ajustable tout en conservant une transparence du système d’environ 90% et permet une mise en forme (un contrôle) des différents ordres de dispersion du dispositif.  Nous démontrons également l’augmentation du facteur de qualité par la dispersion induite par couplage de résonateurs actifs.  Ainsi, dans le cas N = 2, nous utilisons un résonateur pour augmenter  artificiellement le chemin optique d’un second jouant le rôle de cavité cible.  Expérimentalement, nous avons obtenu une augmentation du facteur de qualité d’un coefficient 23.  Dans le cas N = 3, l’insertion d’un CRIT actif dans un résonateur sous couplage critique montre que le facteur Q de ce résonateur peut être augmenté et  modulé par le gain dans les résonateurs actifs. Dans le test expérimental effectué sur un système modèle à boucles de fibres optiques dopées Er3+, le facteur Q passe de  4×107 à 2,5×108.  La démonstration expérimentale de ce principe montre la possibilité d’ingénierie du facteur Q par l'utilisation de structures photoniques artificielles actives.
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Férachou, Denis. "Application des fibres creuses à cristal photonique pour la réalisation de résonateurs micro-ondes et de guides d’onde térahertz." Limoges, 2012. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/6c8250cd-a5a5-4db6-bc7c-1c9ffc8bbfbf/blobholder:0/2012LIMO4042.pdf.

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Abstract:
Le domaine térahertz (THz) est une gamme de fréquence encore peu étudiée. La difficulté à générer et à détecter dans ce domaine a longtemps empêché son développement comparativement aux domaines de l’optique (> 100 THz) et des micro-ondes (< 100 GHz). L’étude proposée dans cette thèse concerne les guides d’onde THz basés sur l’adaptation des structures des fibres optiques à coeur creux composées d’un cristal photonique. Les faibles pertes qu’il est possible d’atteindre avec ce genre de fibres optiques ont été démontrées. L’intérêt de cette adaptation est donc de retrouver les avantages de ce genre de structures au domaine THz. Un chapitre introductif présente plus en détail le domaine THz et les contraintes de ce domaine. Un état de l’art des guides d’onde THz ainsi que le banc de spectroscopie THz dans le domaine temporel développé pour l’étude des guides d’onde sont aussi présentés. Le deuxième chapitre est consacré aux modèles développés en optique pour expliquer le confinement dans les fibres basées sur les cristaux photoniques ainsi que l’adaptation de ces cristaux aux domaines micro-ondes et THz. Le dernier chapitre porte sur l’optimisation et la réalisation de résonateurs micro-ondes et de guides d’onde THz basés sur des cristaux photoniques à bandes interdites adaptés
The domain terahertz (THz) is a little studied frequency range. The difficulty to generate and detect in this domain has long prevented its development compared to the optical domain (> 100 THz) and microwaves (<100 GHz). The study proposed in this thesis concerns the terahertz waveguides based on structural adaptation of hollow core optical fibers composed of a photonic crystal. The low losses it is possible to achieve with this kind of optical fibers have been demonstrated. The interest of this adaptation is to find the same advantages of such structures in THz. An introductive chapter provides more detail on the THz domain and the constraints of this area. A state of the art of THz waveguides and the THz time domain spectroscopy setup developed for the study of waveguides are presented. The second chapter is devoted to models developed to explain the optical confinement in fibers based on photonic crystals and the adaptation of these crystals to microwave and THz domains. The last chapter deals with the optimization and realization of microwave resonators and waveguides THz based on adapted photonic bandgap crystals
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Caillet, Thibaut. "Contribution au Développement de Méthodologies de Modélisation des Couplages Distribués dans les Technologies de Report." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01067427.

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Abstract:
Cette thèse est une contribution au développement de méthodologies d'analyse et de modélisation des couplages distribués dans les technologies d'intégration et de report. Les méthodologies d'analyse proposées, formulées à partir de représentations en états propres des systèmes à modéliser, sont validées par application à des filtres multi-résonateurs. L'analyse de ces filtres multi-résonateurs, conçus avec les technologies BCB du LAAS, PICS de NXP et EPOXY de SUPAERO, montre l'importance d'inclure dans les modélisations électriques les effets de topologies et d'environnement souvent négligés dans les approches de synthèse conventionnelles. Par la compréhension et la paramétrisation des lois qui régissent la séparation fréquentielle des états propres d'un système, relativement aux topologies considérées, la méthodologie d'analyse proposée dans ces travaux pose des bases pour une systématisation de la synthèse des structures sélectives dans des contextes où l'influence des pertes doit être considérée dès la conception. L'analyse des distributions de champs électromagnétiques associées aux états propres des systèmes à modéliser permet une compréhension physique des réponses fréquentielles à synthétiser. La conception de structures filtrantes alliant les considérations de symétrie à la formulation en états propres a conduit à des performances de sélectivité et de rejection hors bande qui rendent attractives les technologies bas coût. Les méthodologies développées en aidant à la qualification des performances de technologies émergentes, par l'élaboration de facteurs de mérites indicateurs, conduit à des règles de conception pour des optimisations paramétrées.
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Loiseau, Sébastien. "Développement d'un procédé industriel de fabrication de résonateurs Micro Electro Mechanical System (MEMS) à structure métal / nitrure d'aluminium (AlN) / métal." Caen, 2010. http://www.theses.fr/2010CAEN2042.

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Abstract:
NXP Semiconductors (Caen) a souhaité industrialiser un MEMS RF intégrable, accordable et bon marché via le projet TFEAR, à partir d’un procédé de laboratoire utilisant les propriétés piézoélectriques de l’AlN. Ce résonateur permettrait de remplacer le quartz pour palier son encombrement. Son fonctionnement en mode élongation permet un ajustement précis de la fréquence de résonance par simple modification des masques de photolithographies. Il est constitué de l’alliage d’aluminium AlSiCu servant d’électrode standard dans les procédés de production de l’industriel et de l’AlN, déposés par pulvérisation cathodique en mode DC. Le travail exploratoire des conditions de dépôt des différentes couches a permis d’obtenir des coefficients piézoélectriques d33,f allant jusqu’à 2 pm. V-1 (maximum théorique de 3,93 pm. V-1). Parallèlement, l’adaptation du procédé de fabrication aux outils industriels a nécessité des tests de faisabilité. La difficulté majeure réside dans la mauvaise sélectivité de gravure entre l’AlN et l’AlSiCu lors de la gravure de l’AlN. Néanmoins, des facteurs de qualité allant jusqu’à 1400 et une résistance motionnelle inférieure à 1 kΩ ont été mesurés pour des fréquences de résonance entre 15 et 20 MHz. Ceci montre la faisabilité industrielle de ce projet. La cessation des activités de NXP sur le site de Caen suite à un plan social, a réorienté la thèse vers une caractérisation plus poussée des films d’AlN en laboratoire. Ceci a permis de mettre en évidence la corrélation des propriétés piézoélectriques avec la qualité cristalline de l’AlSiCu, la taille des cristallites de l’AlN et les contraintes internes (de cisaillement) contenues dans la couche
NXP Semiconductors (Caen, France) planed to invest in TFEAR project involving industrialization of low cost, integrable and tunable RF MEMS resonator, based on a laboratory process using piezoelectric properties of AlN. This resonator should replace quartz resonator due to its compactness. The resonance frequency can be easily tuned by changing the photolithographic masks because the resonator works in the extensional mode. It is made up of aluminum based AlSiCu that is standard electrodes in industrial process and piezoelectric AlN, both prepared by DC magnetron sputtering. Exploring the deposition conditions of layers forming the resonator allowed d33,f coefficient of 2 pm. V-1 (for a theoretical maximum of 3. 93 pm. V-1). At the same time, adaptation of the process to industrial tools required feasibility study. The poor etching selectivity between aluminum and AlN during etching of AlN was found to be the main difficulty. However, electrical characterizations of resonators showed the industrial feasibility of such a project since quality factor of 1400 and motional resistance less than 1 kΩ were measured, for resonance frequencies between 15 and 20 MHz. The closing down of NXP Semiconductors factory of Caen diverted part of the PhD work into more microstructural characterizations in laboratory. This allows the more detailed study of relationship between d33,f coefficient and AlSiCu crystalline quality, as well as AlN crystallite sizes and stress (shear) in AlN layers
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Le, Dantec Ronan. "Conception et étude de micro-cavités opo-mécaniques accordables sur InP pour le démultiplexage en longueur d'onde." Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0009/these.pdf.

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Abstract:
L'objectif de ce travail est l'étude de dispositifs optoélectroniques accordables (filtres passifs ou photodétecteurs) pour le démultiplexage en longueur d'onde pour les réseaux de télécommunication optique. Ces dispositifs sont formés à partir de micro-cavités opto-mécaniques, qui sont constituées d'alternances de couches de semiconducteur et d'air. L'accordiabilité en longueur d'onde est obtenue en diminuant l'épaisseur de la cavité d'air par l'application d'une force électrostatique sur les poutres de semiconducteur suspendues. Pour être compatible avec les longueurs d'onde des réseaux de télécommunication optique, les dispositifs actifs (photodétecteurs) doivent être réalisés à partir des matériaux de la filière InP. Nous avons consacré une grande partie de ce travail au développement d'un banc expérimental de micro-caractérisations optiques, adapté aux dimensions des micro-cavités. Nous avons étudié des filtres Fabry Perot passifs accordables. Les résultats obtenus montrent que ces structures sont compatibles avec les spécifications du démultiplexage en longueur d'onde : la sélectivité des filtres est inférieure à 1nm et l'intervalle d'accordabilité est supérieur à 100nm
With the increase of information traffic, Wavelength Division Multiplexing W. D. M. Systems appear to be very promising. We have developed tunable devices (optical filters and detectors) for those applications. Our devices are based on micromachined Fabry-Perot cavity. Active wavelength is controlled by changing the air gap cavity length with the electrostatic force. To obtain active layers compatible with the 1. 55 micrometers telecommunication wavelength range, InP based tunable devices are needed. We have developed during this work an optical experimentation set up which take into account the dimension of the devices. We have then studied several InP tunable passive Fabry-Perot filter. The results show that the filter performances are compatible with the W. D. M. Specifications : the filter selectivity is lower than 1nm and the wavelength tuning range can be as large as 100 nm
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Diallo, Souleymane. "Utilisation des non-linéarités Kerr et Brillouin dans les résonateurs à mode de galerie cristallins pour la synthèse de micro-ondes." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2028/document.

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Abstract:
Les résonateurs à modes de galerie sont des cavités diélectriques qui supportent des modes à très haut facteur de qualité et à faible volume qui demeurent confinés à l'interface air-diélectrique pour des durées pouvant atteindre voire dépasser la microseconde. L'intérêt de ce fort confinement des modes pour de longues durées est l'accentuation de l'interaction lumière-matière. Par conséquent, de nombreuses interactions non-linéaires telles que l'effet Kerr ou encore l'effet Brillouin à des puissances seuil inversement proportionnelles au carré voire au cube du facteur de qualité du résonateur ont lieu en son sein. Ces propriétés donnent accès à de nombreuses applications dans des domaines divers et variés tels que la spectroscopie, les télécommunications ou encore les micro-ondes. Les travaux de cette thèse ont pour but d'exploiter les non-linéarités Kerr et Brillouin dans les résonateurs à mode galerie à la longueur d'onde de 1550 nm afin de générer des micro-ondes ultra-stables à des fréquences comprises entre 5 et 30 GHz. Le premier chapitre introduit la théorie, la fabrication, le couplage et la caractérisation de résonateurs à des modes de galerie. Le second chapitre concerne la génération de micro-ondes. Nous y présentons nos résultats expérimentaux, la modélisation numérique de peignes de Kerr, ainsi que l'analyse d'instabilités oscillatoires d'origine thermique observées lors de nos travaux expérimentaux, puis nous concluons. Le dernier chapitre traite de l'interaction photons-phonons via le processus de diffusion Brillouin stimulée dans ces mêmes expérimentaux ainsi que le modèle temporel que nous avons développé pour suivre la dynamique de l'onde transmise et de celle rétrodiffusée. Le dernier chapitre conclue nos travaux. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont été financé par l'European Research Council dans le cadre du projet NextPhase
Whispering galery mode resonators are dielectric cavities that support modes with ultra-high quality factor and small volume that remain confined in their inner periphery for time duratioons that can be as long as few microseconds. The strong confinement of these modes for such long durations strongly enhances nonlinear effect suchs as Kerr effect or Brillouin effect. These resonators can therefore be used for several applications such as spectroscopy, telecommunications or microwave generation. The objective of this thesis is to use Kerr and Brillouin nonlinearities in these resonators at the laser wavelength of 1550 nm, in order to generate high spectral purity microwave signals with frequencies rangong fros 5 to 30 GHz. The first chapter oh the thesis intriduces the theory, fabrication, coupling and characterisation of whispering gallery mode resonators. The second chapter is about the generation of Kerr optical frequency combs in these resonators and their application to the generation of microwave signals. We present our experimental resuktsdn the numerical modelling of Kerr combs, the analysis of oscillatory instabilities (due to thermal effect) observed during our experiments, and conclue. The third chapter concerns photon-phonon interactions via stimulated Brillouin scattering in these resonators and their application to the generation of microwave signals. We present our experimental results and the temporal model that we developed to track the dynamics of the forward and backscattered fields. The last chapter conclude the thesis. The research presented in this thesis has benne funded by the European Research Council through the project Nextphase
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Roelens, Yannick. "Etude et caractérisations microondes en basses températures de résonateurs coplanaires supraconducteurs et de transistors en vue de réaliser des dispositifs micro-électroniques." Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10131.

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Abstract:
Ce travail porte sur l'étude de résonateurs coplanaires supraconducteurs et de transistors en basses températures en vue de réaliser des dispositifs microélectroniques. Nous présentons, tout d'abord, les techniques nécessaires à la réalisation de nos dispositifs. Ensuite, les aspects théoriques des structures coplanaires classiques et à ondes ralenties sont abordés et confrontés aux résultats expérimentaux obtenus sur des dispositifs en or. Après une optimisation expérimentale réalisée à l'aide de dispositifs en or sur alumine, nous présentons les résultats obtenus sur des résonateurs coplanaires supraconducteurs à base de films ybacuo déposés sur mgo. Ces résonateurs sont au niveau de l'état de l'art en terme de coefficient de qualité à vide à 77 k. Par ailleurs, nous avons caractérisé en statique et en microondes différents types de transistors (hemt, higfet, mesfet, bipolaire) afin de sélectionner les transistors susceptibles d'être utilisés aux basses températures. Finalement un premier prototype d'oscillateur cryogénique en technologie mixte bipolaire/supraconducteur a été réalisé à 5. 7 ghz et 70 k.
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Huet, Vincent. "Étude et réalisation de lignes à retard optique intégrées dans des micro-résonateurs à modes de galerie en verres actifs dopés erbium." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S108/document.

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Abstract:
Les microrésonateurs à modes de galerie en matériaux amorphes sont faciles à produire par des techniques de fusion. Leur facteur de qualité est cependant limité à quelques 108 du fait du phénomène de contamination de surface ou d'une absorption résiduelle plus importante que celle des matériaux cristallins. Nous avons développé deux méthodes utilisant des micro-résonateurs actifs, fabriqués par fusion de poudres de verres ZBLALiP dopés Erbium, permettant de dépasser cette limite. Il est tout d'abord possible de compenser les pertes en introduisant du gain optique dans le micro-résonateur. Des facteurs de qualité chargés de 5×109 correspondant à un facteur de qualité intrinsèque de 1010 ont ainsi pu être mesurés. En plus d'une augmentation du facteur de qualité, le gain interne offre un paramètre supplémentaire de contrôle du couplage, cela nous a permis d'obtenir tous les régimes de couplage d'un résonateur à partir du sous couplage jusqu'au régime d'amplification sélective. Nous avons atteint en particulier le régime de transparence, un micro-résonateur dans un tel régime peut trouver des applications comme ligne à retard variable transparente ayant un retard de groupe qui peut être modifié en jouant sur le taux de couplage entre le résonateur et la ligne d'accès. La deuxième méthode consiste à augmenter très fortement la valeur de l'indice de groupe du milieu par des effets de lumière lente. Un indice de groupe d'environ 4×106 a été obtenu via le phénomène d'Oscillations Cohérentes de Populations (OCP) ce qui caractérise un très fort ralentissement de la lumière. Ceci nous a permis d'augmenter, dans une micro-cavité, le temps de stockage des photons de 200 ps à 2,5 ms ce qui correspond à un facteur Q de 3×1012
Glass-based whispering gallery mode (WGM) microresonators are easy to produce by melting techniques. However, they suffer from surface contamination or residual absorption which limits their long term quality factor to only about 108. We show that an optical gain provided by erbium ions can compensate for residual losses. Moreover it is possible to control the coupling regime of an ultrahigh Q-factor microresonator from undercoupling to spectral selective amplification by changing the pumping rate. We demonstrate a critically coupled fluoride glass WGM microresonator with a diameter of 220 μm and a loaded Q-factor of 5,3×109. We also show that by introducing slow-light effects in a monolithic WGM microresonator it is possible to enhance the photon lifetime by several orders of magnitude and circumvent fabrication limitations. We experimentally demonstrate Erbium-doped fluoride glass microresonators with a photon lifetime up to 2,5 ms at room temperature, corresponding to a Q-factor of 3×1012 at 1530 nm, by combining WGM resonance effect and population oscillations
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Moutaouekkil, Mohammed. "Etude de la propagation des ondes élastiques de Lamb dans les matériaux composites micro/nano structurés : Application pour l’ingénierie des propriétés physiques des résonateurs électromécaniques." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018ECLI0011/document.

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Abstract:
Le contrôle de la propagation des ondes élastiques repose principalement sur la conception de milieu artificiel à base de matériaux structurés pour obtenir une ingénierie avancée de la dispersion de la propagation. Au cours de la thèse, la dispersion du mode (S0) dans des membranes micro-structurées à base d’AlN a été numériquement investiguée et les applications qui en découlent explorées. Il est mis en évidence le lien fort entre la dispersion du mode et la sensibilité aux perturbations externes en combinant la membrane d’AlN avec une couche de SiO2 structurée en rubans. En particulier, il est montré qu’il est possible d’obtenir un TCF=0 pour les résonateurs sans presque aucune dégradation du coefficient K2. Il est montré qu’il est possible d’ouvrir des bandes interdites avec une largeur de l’ordre de 50% en structurant l’AlN sous forme de rubans ou en utilisant des piliers pour former un PhnC. Sur cette base, des designs de cavités et de guides d’ondes sont proposés et leurs performances sont étudiées en fonction des paramètres géométriques. Il est également proposé un nouveau design de cavité basé sur l’introduction d’un défaut résonant dans le PhnC sous forme de disque de dimension très petite par-rapport à la taille de la cellule élémentaire. Le défaut permet d’introduire des modes quasi-plats dans le diagramme de bande et permet en conséquence la conception d’une nouvelle génération de dispositifs phononiques robustes pour des applications en traitement du signal et capteurs. Les structures optimales sont utilisées pour la conception de capteur de champs magnétiques, une sensibilité de 5% est obtenue pour le mode localisé dans le cas d’un disque magnéto-élastique
The control of elastic wave propagation relies mainly on the design of artificial media based on structured materials to achieve advanced propagation dispersion engineering. During the thesis, the dispersion of the mode (S0) in micro-structured membranes based on AlN was numerically investigated and the resulting applications explored. The strong link between mode dispersion and sensitivity to external disturbances is highlighted by combining the AlN membrane with a layer of SiO2 structured into strips. In particular, it is shown that it is possible to obtain a TCF = 0 for the resonators without any degradation of the K2 coefficient. It is shown that it is possible to open wide band-gaps of 50% by structuring the AlN in the shape of strips or using pillars to form a PhnC. On this basis, designs of cavities and waveguides are proposed and their performances are studied according to the geometrical parameters. It is also proposed a new cavity design based on the introduction of a resonant defect with a disc shape in the PhnC and presenting very small size in comparison to the unit cell. The defect makes it possible to introduce quasi-flat modes in the band diagram and consequently allows the design of a new generation of phononic devices for signal processing and sensor applications. The optimal structures are used to design a magnetic field sensor design, a sensitivity of 5% is obtained for the localized mode in the case of defect based on magneto-elastic thin film
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Delmas, Bruno. "Comment améliorer la dérive des résonateurs à quartz pour applications spatiales ?" Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00536860.

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Abstract:
Depuis près d'un siècle, les résonateurs à quartz à ondes de volume sont utilisés pour stabiliser les oscillateurs électriques. Cette longévité est due aux propriétés exceptionnelles du quartz et aux progrès constants de la technique. Pour les applications spatiales, il n'est généralement pas possible d'intervenir sur le composant. La dérive en fréquence doit alors être réduite et contrôlée sur des dizaines d'années. Cette variation systématique de la fréquence de résonance au cours du temps est due à l'évolution de plusieurs phénomènes physiques dont nous avons fait la synthèse et une analyse quantitative. Le premier de nos deux axes d'études porte sur l'étude des contraintes mécaniques dans la lame de quartz. Un travail bibliographique nous a permis d'étudier les spécificités de différentes formes de résonateur pour comprendre l'effet des contraintes mécaniques et les moyens de limiter la variation de fréquence induite. Les outils de modélisation actuels nous ont aidés à mettre au point une géométrie apportant une nette réduction de l'effet force-fréquence, confirmée par les mesures des premiers prototypes. L'autre axe d'étude est expérimental et prote sur un procédé essentiel communément appelé "pré-vieillissement". Les nombreuses contraintes de cette étude, telles que le temps, nous ont imposées une organisation méthodique de l'expérimentation. Ainsi, les plans factoriels fractionnaires nous ont permis de limiter les moyens techniques tout en obtenant les effets de chaque paramètre définissant le pré-vieillissement. Les résultats convergent vers la même conclusion que celle faite lors de l'étude quantitative des phénomènes physiques produisant le vieillissement.
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Gachon, Dorian. "Nouveaux résonateurs haute-fréquence à Ondes de Volume dans les films minces piézoélectriques pour les Applications sources Embarquées." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00578568.

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Abstract:
Ce mémoire présente la mise en oeuvre d'oscillateurs haute stabilité et pureté spectrale pour les applications en bande X qui imposent de disposer de résonateurs à fort coefficients de qualité compatibles avec les électroniques d'asservissement développées par les partenaires du projet NOVAE. Notre approche consiste à privilégier la réalisation de résonateurs à modes harmoniques aussi appelés HBAR (High-overtone Bulk Acoustic Resonator) alliant l'intérêt des couches minces piézoélectriques pour l'excitation de résonances hautes fréquences et la propagation d'ondes acoustiques dans les milieux de haute qualité cristalline. Des résonateurs HBAR à base de LiNbO3/LiNbO3 mais aussi LiNbO3/Saphir ont été ainsi mis en boucle d'oscillation sur la base d'un montage de Colpitts, et leur bruit de phase mesuré puis comparé à celui d'oscillateurs stabilisé par résonateurs à ondes de surface commercialement disponible. On montre ainsi que les très forts coefficients de qualité mesurés pour la solution niobate-sur-niobate permettent d'atteindre des niveaux de bruit comparable à voire meilleur que ceux obtenus avec les résonateurs à ondes de surface. Le manuscrit montre l'intérêt des résonateurs à ondes de volume harmoniques (HBAR) en termes de facilité de mise en oeuvre et de qualilté des résonances obtenues pour des modes d'ordre élevé. Nous avons ainsi pu montrer qu'il était raisonnablement simple d'atteindre la bande des 1,5 GHz avec des coefficients de qualité élevés (supérieur à 10000) pour des couplages ne dépassant toutefois pas quelques pour mille.
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Guirardel, Matthieu. "Conception, réalisation et caractérisation de biocapteurs micromécaniques résonants en silicium avec actionnement piézoélectrique intégré : détection de l'absorption de nanoparticules d'or." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30159.

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Abdallah, Zeina. "Microwave sources based on high quality factor resonators : modeling, optimization and metrology." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30267/document.

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Abstract:
La technologie photonique-RF offre une alternative intéressante à l'approche purement électronique dans différents systèmes micro-ondes pour des applications militaires, spatiales et civiles. Un composant original, l'oscillateur optoélectronique (OEO), permet la génération de signaux RF stables et à haute pureté spectrale. Il est basé sur une liaison photonique micro-onde utilisée comme boucle de rétroaction et comportant soit une fibre longue, soit un résonateur à fort coefficient de qualité. Différentes études ont été menées au cours de cette thèse afin d'optimiser et d'améliorer la performance en termes de stabilité et de bruit de phase pour le cas de l'OEO à résonateur. La caractérisation fine et la modélisation des résonateurs est une première étape de la conception globale du système. La métrologie du résonateur optique est réalisée par une technique originale, dite de spectroscopie RF. Les résultats expérimentaux ont révélé que cette technique permet d'une part d'identifier le régime de couplage du résonateur et d'autre part de déterminer avec une grande précision tous les paramètres d'un dispositif résonant, comme les facteurs de qualité interne et externe ou les facteurs de couplage. Une deuxième étude a été orientée vers l'implémentation d'un modèle non-linéaire fiable du dispositif. Dans un tel modèle, la photodiode rapide nécessitait une description plus précise, dans le but de contrôler la conversion du bruit d'amplitude optique en bruit de phase de l'OEO. Un nouveau modèle non-linéaire d'une photodiode hyperfréquence a été développé sous un logiciel commercial: Agilent ADS. Ce nouveau modèle rend effectivement compte de cette conversion de bruit. Une puissance optique optimale à l'entrée de la photodiode a été déterminée, pour laquelle la contribution de RIN du laser au bruit de phase RF pourrait être négligeable. La performance de l'OEO est affectée par diverses perturbations entrainant un décalage en fréquence entre la fréquence du laser et la fréquence de résonance du résonateur. Il est donc important d'utiliser un système de stabilisation pour contrôler cette différence de fréquence. Des séries d'expériences et de tests ont été menées pour étudier la possibilité, d'une part, de remplacer l'électronique commerciale utilisée auparavant pour le système de verrouillage en fréquence (boucle de Pound-Drever-Hall) par une électronique faible bruit et, d'autre part, d'utiliser un laser à semi-conducteur. Un bilan de ces approches est présenté
RF photonics technology offers an attractive alternative to classical electronic approaches in several microwave systems for military, space and civil applications. One specific original architecture dubbed as optoelectronic oscillator (OEO) allows the generation of spectrally pure microwave reference frequencies, when the microwave photonic link is used as a feedback loop. Various studies have been conducted during this thesis on the OEO, especially the one that is based on fiber ring resonators, in order to optimize and improve its phase noise performance and its long-term stability. Precise characterization and modeling of the optical resonator are the first step towards overall system design. The resonator metrology is performed using an original approach, known as RF spectral characterization. The experimental results have demonstrated that this technique is helpful for the identification of the resonator's coupling regime and the accurate determination of the main resonator parameters such as the intrinsic and extrinsic quality factors or the coupling coefficients. A second study was directed toward implementing a reliable nonlinear model of the system. In such a model, the fast photodiode require an accurate description, in order to reduce the conversion of the optical amplitude noise into RF noise. A new nonlinear equivalent circuit model of a fast photodiode has been implemented in a microwave circuit simulator: Agilent ADS. This new model is able to describe the conversion of the laser relative intensity noise (RIN) into microwave phase noise at the photodiode output. An optimal optical power at the photodiode's input has been identified, at which the contribution of the laser RIN in RF phase noise is negligible. When it comes to practical applications, the desired performance of an OEO is threatened by various disturbances that may result in a frequency shift of both the laser frequency and the transmission peak of the resonator, which causes a malfunction of the OEO. Therefore it is desirable to use a stabilization system to control the difference between the laser frequency and the resonator frequency. A series of tests and experiments have been carried out to investigate the possibility, on one hand, to replace the commercial servo controller that was used up until now in the Pound-Drever-Hall loop, with a low noise homemade one and, on the other hand, to use a semiconductor laser to reduce the system size. A detailed review of these approaches is presented
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Ivan, Ioan Alexandru. "Utilisation des résonateurs piézoélectriques fonctionnant en mode d'épaisseur pour la réalisation de capteurs." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133599.

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Abstract:
Les capteurs participent à la qualité de la vie quotidienne, beaucoup de domaines d'activité modernes demandant des capteurs performants. Les résonateurs piézoélectriques sont bien connus pour leurs applications pour la génération de fréquences stables, mais leur potentiel d'utilisation pour la réalisation de capteurs est moins exploité.Le mémoire présente deux applications des résonateurs pour la réalisation de capteurs de force et de température.La particularité du capteur de force tient au fait que le résonateur lui-même sert aussi comme sonde de température et que les signaux servant aux mesures de la force et de la température sont isolés électriquement, ce qui simplifie la mise en œuvre. Cela est possible par l'utilisation de modes anharmoniques des résonateurs et par le choix de la direction d'application de la force à mesurer, chaque mode étant essentiellement sensible soit à la force soit à la température. Le mémoire présente en particulier une méthode de dessin de jeux d'électrodes pour un résonateur plan-convexe opérant sur deux modes de cisaillement d'épaisseur (modes B et C).La seconde partie du mémoire est consacrée à la caractérisation expérimentale (topographies par rayon X, réponses électriques et comportements thermiques) de capteurs résonants thermosensibles en quartz et en GaPO4 miniaturisés pour la mesure précise de la température sur une très large gamme jusqu'aux températures cryogéniques. L'étude a en particulier porté sur des investigations des couplages entre modes, responsables du phénomène «activity-dip».Un système électronique complet et un logiciel de calcul de la force et de la température à partir des fréquences délivrées est développé
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Merrer, Pierre-Henri. "Elaboration de sources hyperfréquences à haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/516/.

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Abstract:
La réalisation d'une source hyperfréquence à très haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques représente un véritable enjeu. C'est dans cette approche que s'inscrivent les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit. L'oscillateur électro-optique a été développé à la fin des années 90 et a conduit à d'excellents résultats en termes de bruit de phase. Les dispositifs actuels utilisent une ligne à retard réalisée par une fibre optique. Les faibles pertes dans la ligne autorisent un retard important de l'onde optique modulée, équivalent dans le domaine hyperfréquence à un résonateur de coefficient de qualité de l'ordre de 106. Cependant, plusieurs problèmes se posent. Un des problèmes est celui des dimensions du système, et du contrôle de la stabilité en température de l'ensemble du dispositif. Il n'existe pas de solution simple, et la seule solution consiste à remplacer la ligne à retard fibrée par un résonateur optique à très fort coefficient de qualité. Plusieurs types de ces résonateurs optiques ont été étudiés : micro- ou mini-sphère de silice, et mini-disque monocristallin de Quartz. L'étude de ces résonateurs dédiés à la réalisation d'une source hyperfréquence à très haute pureté spectrale constitue par conséquent la problématique essentielle de ce travail de thèse. Pour effectuer une telle analyse, un protocole de mesure des différents types de résonateurs optiques dont nous disposions a été mis en place. Un nouveau type de résonateur a également été proposé pour ces applications : l'anneau fibré. Finalement, un premier oscillateur micro-onde à résonateur optique a été réalisé et caractérisé
Investigations towards a resonator featuring a high quality factor in a reduced volume are a very important and interesting problem in the microwave field. The microwave resonators used for high spectral purity microwave sources are reaching their limits when the goal is to get simultaneously high performance in terms of phase noise, small size and high frequency operation. Therefore, an original approach is to transpose the microwave wavelength in the optical field. This is the case, as an example, of microwave oscillators using as a frequency reference element an optical delay line in place of the conventional microwave resonator. However, these oscillators require a large volume, and are difficult to stabilize versus the temperature fluctuations. The aim of this study is thus to replace the optical fiber by an optical resonator, and to realize an high spectral purity microwave source referenced on this resonator. A characterization bench has been set up with nanometre scale precision 3D displacement stages to hold the coupling of the resonator (SiO2 mini-sphere, or monocrystalline disk). An optical Q factor of 4. 109 has been demonstrated on a quartz minidisk. However, it is difficult to get an efficient and stable resonator coupling, because of the mode shift with temperature when the light is induced in the resonator. Two techniques have been studied to solve these problems and are presented in this manuscript. .
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Lebental, Mélanie. "Chaos quantique et micro-lasers organiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00194350.

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Abstract:
Le terme de « chaos quantique » recouvre l'étude des relations entre un système ondulatoire et son homologue classique, que le système dynamique soit intégrable, pseudo-intégrable, mixte ou chaotique. Les billards, puits de potentiel infini enfermant une particule libre, en constituent le sujet d'étude par excellence, car un déplacement de la frontière permet de changer aisément de système dynamique. Aussi avons-nous fabriqué des micro-lasers plans de formes diverses (stade, disque, polygones, ...) où, par analogie formelle, le champ électromagnétique joue le rôle d'une particule quantique. La limite classique correspond alors à celle de l'optique géométrique.
L'originalité de notre étude repose sur l'utilisation de matériaux organiques à faibles indices de réfraction qui facilite le couplage avec l'extérieur de la lumière piégée dans la cavité. Ces billards ouverts présentent des caractéristiques génériques très différentes de celles attendues pour des systèmes équivalents fermés. En particulier, le lien entre optiques géométrique et ondulatoire s'est révélé beaucoup plus étroit.
Nos études expérimentales ont concerné les directions d'émission et les spectres. Pour les premières, nous avons proposé un modèle analytique dans le cas de cavités chaotiques. Concernant les spectres, nous avons développé une méthode d'analyse qui extrait les longueurs géométriques des orbites périodiques. Ce procédé s'avère très efficace pour tester les prédictions théoriques (formule de trace). Par ailleurs, un modèle ondulatoire pour les cavités polygonales ainsi qu'une approche perturbative adaptée aux déformations continues du disque ont été validés par des simulations numériques.
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Moreno, Jean-Christophe. "Etude de la croissance et des propriétés de films minces d'AlN épitaxiés par jets moléculaires sur substrat silicium : application aux résonateurs acoustiques et perspectives d'hétérostructures intégrées sur silicium." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00560573.

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Abstract:
Ce travail concerne l‟étude de la croissance épitaxiale de couches fines de nitrure d‟aluminium (AlN) sur substrats silicium. Les propriétés structurales et optiques de l‟AlN épitaxié par jets moléculaires sont étudiées en fonction de l‟orientation et de la préparation de surface du substrat. La vitesse de propagation des ondes acoustiques et les coefficients piézoélectriques e31 et d33 sont mesurés. Des mesures préliminaires sur des résonateurs à ondes acoustiques de volume confirment que l‟utilisation de couches épitaxiées permet la réalisation de composants capables de fonctionner à hautes fréquences. Dans la dernière partie, nous présentons des résultats collatéraux à cette étude et plus particulièrement nous montrons l‟effet de l‟amélioration de la qualité de la couche tampon d‟AlN sur la croissance d‟hétérostructures à base de GaN sur substrat silicium et nous dégageons quelques perspectives concernant la fabrication de micro-nanostructures et la possibilité d‟intégrer cette famille de matériaux à la filière silicium.
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Azuelos, Paul. "Développement de biocapteurs en optique intégrée." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S069/document.

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Abstract:
Le développement de capteurs pour la détection de molécules présentes en très faible concentration est un enjeu sociétal et économique. Il permet de répondre à des besoins de mesure d’analytes dans les secteurs de la santé, de la défense ou encore de l’environnement. Les capteurs optiques intégrés possèdent plusieurs avantages permettant de répondre à ces problématiques. Dans cette thèse, des capteurs optiques intégrés à base de deux micro-résonateurs sont développés. Ils fonctionnent dans le domaine du proche infrarouge et permettent de détecter des molécules d’intérêt présentes en très faible quantité dans un échantillon biologique. Dans un premier temps, les critères de performances comme la sensibilité ou la limite de détection de micro-résonateurs seuls sont définis et optimisés. Puis, l’intérêt de transducteurs à base de deux micro-résonateurs cascadés ou insérés dans une structure interférométrique de type Mach-Zehnder permettant d’utiliser l’effet Vernier est mis en avant. Un algorigramme permettant d’optimiser la conception des transducteurs à effet Vernier est mis en place. Son efficacité est démontrée par la fabrication d’un transducteur à effet Vernier en matériaux polymères qui possède des performances dans l’état de l’art. Ensuite, des transducteurs en matériau silicium poreux sont étudiés. Ce matériau poreux permet d’augmenter la sensibilité du capteur en facilitant le greffage des analytes dans la structure. Les guides en silicium poreux pour la réalisation de micro-résonateurs simples sont optimisés théoriquement. L’avantage de l’utilisation conjointe de guides en polymères et en silicium poreux couplés sur la même puce intégrée, qui permet à la fois de réduire les pertes de propagation optique et d’augmenter la sensibilité du transducteur, ainsi qualifié d’hybride, est détaillé dans ce manuscrit. Les performances en sensibilité et limite de détection de transducteurs à effet Vernier hybride fabriqués à l’aide de guides en silicium poreux et en polymères sont étudiées théoriquement afin de prédire les performances de ces dispositifs. Enfin la mise en œuvre et les premiers essais de fabrication de transducteurs hybrides avec des guides en polymères et en silicium poreux sont détaillés
The development of biosensors for the detection of extremely low concentration analytes is an economic and societal challenge. It ensures the needs to detect analytes in the economic fields of healthcare, defense and environment. Integrated optical sensors have several advantages to address these challenges. In this thesis, near infrared integrated biosensors for detection of low concentration molecules in biological samples are developed. They are based on two integrated micro-resonators transducers. Firstly, performances criterions such as sensitivity and limit of detection are defined and optimized for single micro-resonator biosensors. The advantage of micro-resonator transducers based on the Vernier effect are presented. To do so, a flowchart is developed in order to optimize the design of Vernier effect integrated transducers based on cascaded micro-resonators or micro-resonators positioned in a Mach-Zehnder interferometric structure. The efficiency of the design procedure is tested by the fabrication of a polymer transducer based on the Vernier effect with state of the art performances. Then, transducers based on porous silicon material are studied. This porous material eases the penetration and the grafting of the analytes in the sensor. Porous silicon waveguides are theoretically optimized for the fabrication of single micro-resonators. The interest of the implementation of polymer and porous silicon waveguides coupled on the same integrated chip, in order to reduce optical propagation losses and to increase sensor sensitivity, is demonstrated. The performances in sensitivity and limit of detection of hybrid porous silicon and polymer waveguides Vernier effect transducers are theoretically studied in order to estimate the performances of these integrated biosensors. Eventually, the design and the first fabrication trials of hybrid porous silicon and polymer waveguides transducers are presented
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Garnier, Lucas. "Sondes de lumière résonante et traitement des signaux pour le suivi dynamique de processus de la matière molle." Thesis, Rennes 1, 2020. https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/e33a1e83-74a5-4679-b7a7-d90ac69e9e9a.

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Abstract:
Les micro-résonateurs photoniques intégrés ont de nombreuses applications dans le domaine de la détection et de la métrologie fine. Les travaux présentés au cours de cette thèse ont pour objet d’étudier et de répertorier leurs utilisations pour le diagnostic et le suivi de processus dynamiques de la matière molle comme les mesures de vitesses de sédimentation, les détections de transitions de phases propres aux produits de pharmacologie galénique, de l’agro-alimentaire, de la cosmétique… Le minimum théorique mathématique relatif au principe de fonctionnement des micro-résonateurs est présenté. Il porte tout d’abord sur les définitions des valeurs propres en électromagnétisme associés aux structures guidantes (constante de propagation effective associée au mode propre optique), puis sur la notion de couplage évanescent en physique des ondes. La fonction de transfert générique de la structure photonique globale résonnante est ensuite calculée, donnant lieu aux attributs spectraux fondamentaux des signaux. Les procédés de fabrication en salle blanche de telles structures puis le montage complet de la plateforme de mesures et traitement des signaux optiques sont ensuite développés. Cette plateforme a été mise en oeuvre afin d'étudier différents processus dynamiques associés à la matière molle qui seront suivis en temps réels par les sondes de lumière résonnante. Ces phénomènes sont : les mécanismes de condensation brusque de vapeur, l'évaporation d'une goutte d'eau sessile et la mesure différentielle de perte de masse, les mesures de vitesse de sédimentation, puis le suivi des transitions de phase ; cette dernière application porte respectivement sur une transition gel/fluide de la sphingomyéline et sur une transition morphologique d'un composé d'acide gras. Enfin, des développements mathématiques sont réalisés dans le but de construire une formulation intégrant l’ensemble des variations géométriques de la structure et décrivant donc un déplacement sur les courbes de dispersion lors des dits processus
Integrated photonic micro-resonators have numerous applications in the range of detection and fine metrology. The works presented in this thesis aim at studying and list their use for the diagnosis and the tracking of dynamic soft matter processes such as measurements of sedimentation speed, detections of phase transitions related to products from galenic pharmacology, food industry, cosmetics… The theoretical and mathematical minimum description related to the operating principle of microresonators is presented. It first deals with definitions of eigenvalues associated to a guiding structure (effective propagation constant associated with the optical mode), then on the notion of evanescent coupling in waves physics. The generic transfer function of the global resonant photonic structure is then computed, giving rise to the fundamental spectral attributes of signals. The fabrication process in clean room of such structures and the compete mounting of the measurements and optical signals treatment platformare t hen developed. This platform has been inforced to study different dynamic processes associated to soft matter which will be tracked in real time by the resonant lught probes. These phenomena are : the mecansim of brutal condensation vapor, the evaporation of a sessile water droplet and the differential loss of mass measurements, the measures of the speed of sedimentation of nano-particles, and the tracking of phase transitions ; this last application concerns respectively the gel/fluid transition of sphingomyelin and on a morphological phase transition of a compound of fatty acids. Finally, mathematical developments are realized in order to work out a formulation interating all the geometric variations of the structure, and thus describing a displacement on the dispersion curves during the said processes
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Lagoin, Camille. "Étude expérimentale des propriétés optiques et acoustiques de cavités planaires et en micro-piliers de GaAs/AlAs pour l'optomécanique en micro-cavité." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS239.

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Abstract:
Dans cette thèse, nous caractérisons expérimentalement les modes acoustiques et op- tiques de cavités à miroirs de Bragg de GaAs/AlAs, planaires et en micro-piliers. L’objectif est d’étudier le couplage optomécanique de ce type de système avec des expériences de transpa- rence induite optomécaniquement. La caractérisation des modes acoustiques de haute fréquence (20 GHz) est effectuée par expériences d’acoustique pico-seconde, à basse température. On utilise la technique d’excitation sous-harmonique résonante afin de contourner la limite de résolution fréquentielle de l’expérience. Grâce à cette technique, nous avons mesuré des facteurs de qua- lité acoustiques jusqu’à 3 · 10 ^4 , ce qui donne un produit facteur de qualité-fréquence Q m f m de 5 × 10 ^14 Hz à 20 K. La caractérisation des modes optiques s’effectue avec un montage de mesure de réflectivité qui est également utilisé pour les expériences de transparence induite optomécaniquement. Nous n’avons pas observé expérimentalement de signal de transparence induite. À partir de calculs réalisés pour simuler les résultats attendus, nous avons pu estimer une borne supérieure du couplage optomécanique à basse température de ces cavités à miroirs de Bragg de GaAs/AlAs planaires, g 0 < 2π·60 kHz
Here, we experimentally characterize acoustic and optical modes of GaAs/AlAs Bragg mirror planar and micropillar cavities. The goal is to study the optomecanical coupling of such sys- tem with optomecanically induced transparency experiments. To characterize the high frequency acoustic modes (20 GHz) of the cavity, we use picosecond acoustic experiments, along with a subharmonic excitation technique, at low temperature. It allows to overcome the frequency resolution limitation of the experiment. Thanks to this technique, we measure acoustic quality factors as high as 3 · 10 ^4 , which gives a quality factor frequency product Q m f m of 5 × 10 ^14 Hz at 20 K. The optical mode characterization is performed with a reflectometric setup, which is also used for the induced transparency measurements. We did not experimentally observed any induced transparency signal. From calculation realized to simulate the result we expected, we were able to estimate an upper bound of the optomecanical coupling of the studied GaAs/AlAs Bragg mirror planar cavity at low temperature, g 0<2π·60 kHz
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Hentz, Sébastien. "Miniaturisation des capteurs MEMS et NEMS résonants en silicium : dispositifs, transduction, dynamique non-linéaire et applications." Habilitation à diriger des recherches, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740800.

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Abstract:
A large part of the activities described in what follows circle around a small number of questions: what is downscaling bene cial to in sensing? What is the technical and scienti c price one has to pay for downscaling? From a general point of view and at a very di erent scale, those are considerations close to the ITRS roadmap for More Moore in the MOS eld, and the tremendous research e orts and scienti c challenges demanded by the continuity of the Moore's law. Although the sensing eld may be included in the so-called More-Than-Moore movement, its evolution has been much less formalized than its MOS counterpart. This document will try to show how my activities modestly contributed to this dispersed e ort. As an introduction, a rst study will be brie y described in this chapter, study which was seminal for those activities as well as which of the group. A number of scienti c issues appear along this study: device physics, device structure, transduction, noise modelling, non-linearities. It is a good way to introduce how the document is structured: this is the work of a team, and the at least partially chronological order is nothing but a logical way to describe how this work have been part of the evolution of a team's work.
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Rampnoux, Emmanuel. "Analyse, conception et réalisation de filtres planaires millimétriques appliquées à la radiométrie spatiale." Limoges, 2003. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/f43923e8-bfa2-4246-a406-2a8486f01c86/blobholder:0/2003LIMO0046.pdf.

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Abstract:
Ce mémoire est dédié à l'analyse, la conception et la réalisation de filtres millimétriques planaires pour des applications radiométriques, dans le cadre du projet MEGHA-TROPIQUES. Nous proposons dans cette étude, d'apporter une alternative aux filtres en guide d'onde habituellement utilisés dans les radiomètres spatiaux. Afin de palier aux inconvénients de ces filtres, les technologies du substrat de quartz suspendu et du micro-usinage ont été retenues pour réaliser des filtres en bande K, Ka et W. Cette étude a permis de valider par des mesures différentes topologies originales de filtres, ainsi que les deux technologies de réalisation dont le micro-usinage développé à l'IRCOM. Une description poussée des phénomènes limitant les performances de ces filtres est traitée, puis ensuite des solutions technologiques sont abordées afin de remédier à ces problèmes pour les futures fabrications de ces circuits. En conclusion, les deux technologies présentent un encombrement moindre et permettent une meilleure intégration des circuits dans leur environnement électrique comparé aux filtres en guide d'onde habituellement utilisés
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Bassignot, Florent. "Nouveau type d'oscillateur exploitant des transducteurs à domaines ferroélectriques alternés et des matériaux de guidage pour l'excitation d'ondes ultrasonores d'interface." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00639401.

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Abstract:
Ce mémoire présente l'étude et la fabrication de résonateurs sur guide d'ondes exploitant des substrats composites à base de matériau ferroélectrique polarisé périodiquement capables de répondre aux besoins de sources hautes fréquences dont les caractéristiques sont compatibles avec les applications concernées (détection radar). L'idée consiste à utiliser un guide d'ondes fondé sur un Transducteur à domaines ferroélectriques Polarisés Périodiquement (TPP) réalisé sur un substrat ferroélectrique mono-cristallin tel que le niobate ou le tantalate de lithium, placé entre deux substrats mono-cristallins permettant le guidage d'ondes sans pertes. Plusieurs dispositifs ont été fabriqués avec succès. Tout d'abord, des TPPs de différentes périodes (de 200 à 5 μm) ont été réalisés permettant l'excitation d'ondes élastiques de 30 MHz à 1,3 GHz. Ensuite, un oscillateur à 131 MHz stabilisé par un résonateur sur guide d'ondes a vu le jour avec des caractéristiques encourageantes. En effet, un palier de bruit de phase a été mesuré à -165 dBc/Hz à 100 kHz de la porteuse avec une puissance en entrée du résonateur de 2 mW et une stabilité de fréquence court terme de 109 (oscillateur non thermostaté avec une dérive en température du résonateur de -50 ppm/K). D'autres résonateurs sur guide d'ondes exploitant des TPPs amincis à une trentaine de microns ont permis de mettre en évidence l'excitation d'un mode pur spectralement avec une dérive thermique avoisinant celle des matériaux de guidage (soit -30 ppm/K avec du silicium). Enfin, un nouveau système fondé sur des barreaux polarisés périodiquement est présenté. Il se caractérise par ses propriétés remarquables et notamment avec l'excitation d'ondes à vitesse de phase supérieure à 10000 m.s1 et présentant des coefficients de couplage électromécanique de plus de 10%capable de répondre à des applications de filtrage large bande pour la téléphonie mobile.
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Lepetit, Thomas. "Métamatériaux tout diélectrique micro-ondes." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112373.

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Abstract:
Les métamatériaux sont des structures périodiques possédant une perméabilité et/ou une permittivité négative. Le contrôle sans précédent des propriétés électromagnétiques offert par ces matériaux ouvre la voie à de nouvelles applications. Dans cette thèse, l'étude des métamatériaux diélectriques vise à la réduction d'un inconvénient majeur, les pertes. Une étude approfondie des résonateurs diélectriques, composants de base des métamatériaux diélectriques, a été menée. Celle-ci a permis de mettre en évidence expérimentalement dans le domaine micro-ondes une perméabilité, une permittivité et un indice de réfraction négatifs au voisinage des fréquences de résonance desdits résonateurs. Enfin, une alternative au paradigme à deux résonateurs a été proposée et démontrée expérimentalement afin d'obtenir un indice négatif, un résonateur bimodal
Metamaterials are periodic structures with a negative permeability and/or permittivity. The unprecedent control of electromagnetic properties afforded by these materials paves the way towards new applications. In this thesis, the study of dielectric metamaterials aims at the reduction of a major inconvenience, losses. A thorough study of dielectric resonateurs, key components of dielectric metamaterials, was done. It lead to experimental proof in the microwave domain of a negative permeability, permittivity and refractive index around resonance frequencies of said resonators. Finally, an alternative to the two resonators paradigm was proposed and experimentally demonstrated to obtain a negative index, a bimodal resonator
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Agache, Vincent. "Intégration, et caractérisation physique de nanostructures pour les technologies de l'information et de la communication : application au filtrage électromécanique dans la gamme des radiofréquences (0,8-2,4 GHz)." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-171.pdf.

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Abstract:
Ce travail est axé sur l'intégration et la caractérisation physique de nanostructures pour les technologies de l'information et de la communication, avec un volet applicatif principal concernant le filtrage électromécanique. La première partie est consacrée à la réalisation par micro-usinage de surface de résonateurs électromécaniques à transduction capacitive pour le traitement de signal dans la bande RF (0,8-2,4 GHz). Deux types de dispositifs sont proposés. Le premier emploie l'apex d'une nanopointe de silicium comme résonateur mécanique, tandis que la base de celle-ci est enterrée dans une couche épaisse de diélectrique. La définition des électrodes de couplage requiert une étape d'alignement en écriture électronique à l'issue du procédé de fabrication. Cette étape a mis en lumière la nécessité de préserver les motifs d'alignement électronique des différentes séquences relatives à la réalisation du dispositif. Pour remédier à ce verrou technologique, un second dispositif a été conçu, intégrant une lame en tant que résonateur. Un enchaînement original d'étapes technologiques assure l'autoalignement des électrodes de transduction et l'obtention d'un entrefer latéral nanométrique (<50 nm). La caractérisation en transmission directe de ce dispositif a démontré une fréquence d' antirésonance centrée sur 1,12 GHz avec un facteur de qualité maximal de 4300, mais n'a pu permettre l'observation de la résonance série attribuée à la branche motionelle du résonateur. L'explication avancée est le masquage du courant motionel par le courant généré par la capacité de couplage direct. Le second chapitre porte sur la modélisation du mécanisme d'oxydation thermique permettant l'effilage des pointes de silicium. L'approche qui est adoptée consiste à assimiler la forme d'une pointe en une superposition de tranches circulaires pour lesquelles la cinétique d'oxydation est connue. Le modèle intègre les effets des contraintes mécaniques sur la cinétique d'oxydation, ainsi qu'un modèle de fluide purement visqueux pour décrire le comportemént rhéologique de la silice. Ainsi, l'épaisseur d'oxyde décroît à mesure que l'on se rapproche du sommet de la pointe car le rayon de l'interface Si / SiO2 diminue, ce qui permet d'effiler la structure. Les paramètres phénoménologiques du modèle ont été calibrés pour une ambiance d'oxydation sèche, à 1000 et 1100ʿC. Le troisième volet de la thèse couvre deux facettes de la stiction (contraction de collage et friction ~atique) dans les microsystèmes. Dans un premier temps, il s'agit de s'affranchir de la stiction dans le cadre du dispositif de filtrage électromécanique à base de pointe vibrante étudié dans le premier chapitre. Des caractérisations physiques des pointes sont menées à l'aide d'un microscope à force atomique en mode contact afin d'évaluer l'influence des forces d'adhésion sur la fiabilité des dispositifs. Une force d'adhésion maximale de 470 nN a été établie pour des mesures réalisées à pression et température ambiante. La seconde étude s'appuie sur l'utilisation "positive" de la stiction pour permettre la fixation et le verrouillage d'une structure auto-assemblée dans une position donnée hors du plan du substrat. Enfin, la dernière partie du manuscrit expose les perspectives et différents travaux en cours. La première étude concerne la réalisation d'un résonateur mécanique à transduction magnétostatique à base de nanotube de carbone suspendu. La seconde voie de recherche propose un résonateur électromécanique à détection tunnel. Enfin, la dernière étude en cours concerne la réalisation d'un nanopréhenseur à surface adaptative intégrant une nanopointe de silicium pour le dessaisissement de micro-objets.
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Godet, Sylvain. "Instrumentation de mesure sur puce pour systèmes autotestables : application à la mesure de bruit de phase basée sur des résonateurs BAW." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/987/.

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Abstract:
Ce manuscrit présente l'intégration conjointe d'un banc de mesure de bruit de phase et de résonateurs BAW sur lesquels doit s'effectuer la mesure. Une tendance actuelle vise à intégrer à côté de systèmes plus ou moins complexes, des circuits permettant d'en faciliter les tests. L'intégration du banc de mesure de bruit de phase permet de nous affranchir des contraintes provenant de la mesure externe sous pointes et du coût élevé associé. L'intégration simultanée des circuits de tests avec les systèmes à mesurer, permet également d'exploiter pleinement les possibilités d'appariement de composants disponibles sur un même substrat. Ce type de mesure On-Chip simplifie considérablement la procédure de test, en minimisant l'utilisation de matériel de mesure externe encombrant et de coût élevé. Elle évite aussi les dispersions inhérentes à l'utilisation de composants discrets externes, offrant la possibilité de suivre facilement l'évolution des caractéristiques du système, soit dans le temps, soit après divers types de dégradations. Cette mesure intégrée conduit naturellement à la conception de circuits autotestables, et donc autoreconfigurables. Notre travail de thèse a consisté à définir l'architecture, ainsi que le dimensionnement des différents éléments du banc de mesure, en fonction de la précision de mesure souhaitée. Nous avons montré qu'un système d'instrumentation performant peut s'intégrer dans une technologie SiGe standard
This works deals with an integrated phase noise test bench for BAW resonators. The technology which has been used is the SiGe: C 0. 25 µm BiCMOS7RF process from ST Microelectronics. A current trend is to integrate testing facilities next to more or less complex circuits. The integrated test bench for measuring phase noise can relieve us of the constraints of external probing measurement and high cost. The simultaneous integration of the test circuit with the systems to measure also allows to fully exploiting component matching possibilities available on the same substrate. On-chip measurement greatly simplifies the testing process, minimizing the use of bulky external measurement equipment and high cost. It also allows following the system characteristic variations, in time or after various damages. This measure leads naturally to the design of self-testable, therefore self-reconfigurable, ICs. The goal of this thesis was to define the component architectures and the design of the integrated phase noise test bench, depending on the measurement accuracy. We show that this highly performance instrumentation system can be integrated in a standard SiGe technology
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Ott, Konstantin. "Towards a squeezing-enhanced atomic clock on a chip." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066287/document.

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Abstract:
L’objet de cette thèse de doctorat est la conception et la construction d’une horloge atomique réalisée sur un microcircuit à atomes (TACC) et améliorée par l’intrication. L’élément principal de cette nouvelle expérience est un micro-résonateur Fabry Pérot qui permet la génération d’états de spin comprimés de l'ensemble atomique grâce aux interactions entre la lumière et les atomes. Il a déjà été montré que ces états peuvent améliorer les performances métrologiques des horloges atomiques. Cependant, les expériences ayant permis cette démonstration de principe n'ont pas encore atteint un niveau de précision présentant un intérêt métrologique. C’est précisément l'objectif de la nouvelle configuration expérimentale que nous proposons ici. Afin de conserver la compacité et la stabilité de notre installation, nous avons choisi d’utiliser une cavité Fabry-Pérot fibrée (fibered Fabry-Pérot, FFP) comme résonateur optique, dans lequel les miroirs du résonateur sont réalisés sur la pointe de fibres optiques. Pour répondre aux exigences de notre expérience, une nouvelle génération de résonateurs FFP a été développée au cours de cette thèse, les plus longs réalisés à ce jour. A cette fin, nous avons développé une procédure d’ablation par tirs multiples à l'aide d'un laser CO$_2$ focalisé, qui permet la mise en forme des surfaces de silice fondue avec une précision et une polyvalence sans précédent.L'intégration du résonateur optique au dispositif expérimental TACC nécessite une conception nouvelle du microcircuit à atomes, qui doit permettre le transport du nuage atomique jusqu’au résonateur. Nous présenterons donc la conception et la fabrication de ce microcircuit à atomes
This thesis describes the conception and construction of an “entanglement-enhanced” trapped atom clock on an atom chip (TACC). The key feature of this new experiment is the integration of two optical Fabry-Pérot micro resonators which enable generation of spin-squeezed states of the atomic ensemble via atom-light interactions and non-destructive detection of the atomic state. It has been shown before that spin-squeezed states can enhance the metrological performance of atomic clocks, but existing proof-of-principle experiments have not yet reached a metrologically relevant level of precision. This is the first goal of the new setup. To retain the compactness and stability of our setup, we chose the optical resonator to be a fiber Fabry-Pérot (FFP) resonator where the resonator mirrors are realized on the tip of optical fibers. To meet the requirements of our experiment, a new generation of FFP resonators was developed in the context of this thesis, demonstrating the longest FFP resonators to date. For this purpose, we developed a “dot milling” procedure using a focused CO2-laser that allows shaping of fused silica surfaces with unprecedented precision and versatility. Incorporating optical resonators in the TACC system requires a new atom chip design, allowing transportation of the atom cloud into the resonator. We present the design and the fabrication of this atom chip. The completed setup will enable investigations of the interplay of spin-dynamics in presence of light mediated correlations and spin-squeezing at a metrologically relevant stability level of $10^{-13}$ at 1 s
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Aissi, Mohammed. "Conception de circuits WLAN 5 GHZ à résonateurs BAW-FBAR intégrés : oscillateurs et amplificateurs filtrants." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00127363.

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Abstract:
Les travaux de recherche présentés dans cette thèse consistent principalement en la conception de fonctions intégrées radiofréquences BiCMOS SiGe exploitant des résonateurs à ondes acoustiques de volume FBAR. Contrairement aux techniques actuelles rencontrées dans l'industrie qui consistent à réaliser des filtres et des résonateurs discrets et à les associer par la suite avec les circuits actifs des émetteurs-récepteurs au niveau du boîtier, nos résonateurs sont directement réalisés sur le substrat silicium des circuits actifs RF par une technique appelée intégration " above-IC ". Avec cette méthode d'intégration, les parasites et la modélisation associés aux microsoudures (Wire Bonding) sont éliminés. Elle permet aussi de se passer des circuits d'interface et d'adaptation nécessaires dans le cas de filtres RF discrets. Ceci permet de réduire considérablement la consommation et le volume des systèmes. Des amplificateurs faible bruit filtrants et des oscillateurs visant le standard WLAN IEEE 802.11a ont ainsi été implantés en utilisant cette technique d'intégration "above IC". Les circuits obtenus sont très compacts, et leurs performances, notamment celles des oscillateurs, sont à l'état de l'art. Par ailleurs, des amplificateurs faible bruit et des VCO LC SiGe intégrés pour application WLAN 5GHz sont également présentés et leurs techniques d'optimisation sont données.
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Godet, Sylvain. "Instrumentation de mesure sur puce pour systèmes autotestables. Application à la mesure de bruit de phase basée sur des résonnateurs BAW." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00509145.

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Abstract:
Ce manuscrit présente l'intégration conjointe d'un banc de mesure de bruit de phase et de résonateurs BAW sur lesquels doit s'effectuer la mesure. Une tendance actuelle vise à intégrer à côté de systèmes plus ou moins complexes, des circuits permettant d'en faciliter les tests. L'intégration du banc de mesure de bruit de phase permet de nous affranchir des contraintes provenant de la mesure externe sous pointes et du coût élevé associé. L'intégration simultanée des circuits de tests avec les systèmes à mesurer, permet également d'exploiter pleinement les possibilités d'appariement de composants disponibles sur un même substrat. Ce type de mesure On-Chip simplifie considérablement la procédure de test, en minimisant l'utilisation de matériel de mesure externe encombrant et de coût élevé. Elle évite aussi les dispersions inhérentes à l'utilisation de composants discrets externes, offrant la possibilité de suivre facilement l'évolution des caractéristiques du système, soit dans le temps, soit après divers types de dégradations. Cette mesure intégrée conduit naturellement à la conception de circuits autotestables, et donc autoreconfigurables. Notre travail de thèse a consisté à définir l'architecture, ainsi que le dimensionnement des différents éléments du banc de mesure, en fonction de la précision de mesure souhaitée. Nous avons montrer qu'un système d'instrumentation performant peut s'intégrer dans une technologie SiGe standard.
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Thomas, Olivier. "Dynamique linéaire et non linéaire de structures élastiques et piézoélectriques. Instruments de musique, micro/nano systèmes électromécaniques, contrôle de vibration." Habilitation à diriger des recherches, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718727.

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Abstract:
Le présent manuscrit propose une synthèse des travaux de recherche de l'auteur de ces dix dernières années. Il est divisé en deux grandes parties. La première partie regroupe les modèles et techniques de résolution développés par l'auteur pour résoudre des problèmes de dynamique non linéaire des structures élastiques et piézoélectriques. Le fil conducteur de cette partie est celui de la résolution d'un problème de mécanique. La première étape est le choix d'un modèle adapté. Ainsi, on propose une synthèse des modèles non linéaires géométriques de milieux minces, classés et comparés à la fois en terme de formulation et d'hypothèses. Des modèles analytiques et numériques sont mis en regard, depuis leur fondement dans la mécanique des milieux continus non linéaire, jusqu'à leur écriture opérationnelle. Ensuite, des méthodes de résolution adaptées sont décrites : discrétisation des modèles analytiques par projection modale, réduction de modèles éléments finis par la même technique, modes non linéaires, méthodes numériques de continuation. Des techniques expérimentales spécifiques aux vibrations non linéaires sont aussi décrites. La seconde partie donne une vue d'ensemble des principaux résultats associés aux trois thèmes d'application des recherches de l'auteur : la dynamique non linéaire des plaques et des coques, avec des applications aux instruments de musique à percussion, la réduction de vibration de structures par shunts piézoélectriques et enfin les vibrations non linéaires de micro/nano systèmes électromécaniques. Cette seconde partie fait largement référence aux résultats généraux de la première et en donne ainsi des illustrations et des applications.
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Saleh, Khaldoun. "Sources hyperfréquences à très haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764917.

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Abstract:
L'optique constitue aujourd'hui une solution performante pour la réalisation de sources très pures en hyperfréquences, en particulier grâce à l'approche de l'oscillateur électro-optique (OEO). La pureté spectrale de ces sources est essentielle pour les applications spatiales, militaires et pour la métrologie du temps et des fréquences. Durant cette thèse, nous avons réalisé et étudié différents types d'OEO à résonateur optique en vue d'optimiser le bruit de phase de ce système. Nous avons en particulier orienté nos travaux vers une approche originale utilisant un anneau résonant fibré (ARF) passif. Ce type de résonateur présente en effet des coefficients de qualité optiques supérieurs à 109 pour des longueurs de fibre restant relativement faibles (L ~ 10 m) et facilement intégrables dans un support planaire. En parallèle, nous avons mené un travail important sur les oscillateurs à base de résonateurs optiques 3D. Concernant l'OEO à ARF, des progrès spectaculaires ont pu être obtenus grâce à une meilleure compréhension des phénomènes de bruit intrinsèques à ce système. Les deux types de bruit prépondérants étaient la conversion du bruit du laser (FM et AM) en bruit de phase RF par différentes non-linéarités (dont la photodiode) et le déclenchement d'effets non-linéaires optiques à l'intérieur du résonateur. Le contrôle de ces effets a permis en particulier d'éliminer des remontées importantes de bruit sur le spectre de l'oscillateur, et d'atteindre un niveau de bruit de phase de -128 dBc/Hz à 10 kHz de la porteuse à 10.2 GHz en utilisant un OEO à base d'un ARF passif de 100 mètres de longueur, optimisé et immunisé contre les effets non-linéaires optiques.
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Lafleur, Gaël. "Nouvelles architectures de composants photoniques par l'ingénierie du confinement électrique et optique." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30263/document.

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Abstract:
Le confinement électrique et optique par oxydation des couches minces d'AlGaAs est une étape essentielle dans la réalisation des composants photoniques actifs et passifs dans la filière de matériaux GaAs. La recherche de performances ultimes sur ces composants nécessite une meilleure maîtrise du procédé d'oxydation ainsi qu'une meilleure connaissance des propriétés optiques de l'oxyde d'aluminium (AlOx). Dans cette perspective, j'ai d'abord réalisé une étude expérimentale de la vitesse d'oxydation des couches d'AlGaAs en fonction de la température du substrat, de la composition en gallium des couches étudiées, de la pression atmosphérique et de la géométrie des mesas considérés. Puis, j'ai établi un modèle anisotrope permettant une meilleure résolution spatiale et temporelle de la forme du front d'oxydation de l'AlAs. Enfin, j'ai exploité ce procédé pour réaliser des composants d'optique guidée notamment des micro-résonateurs puis réalisé des guides optiques à fente et caractérisé leurs performances optiques
Optical and electrical confinement using Al(Ga)As layer oxidation is a key milestone in the fabrication of active and passive GaAs-based photonic components. To optimize those devices, through the control of the optical and electrical confinements, a better modelling of oxidation process and a better understanding of optical properties of aluminum oxide (AlOx) is required. One part of this work is focusing on a throughout experimental study of AlGaAs oxidation kinetics, where I studied different important parameters such as wafer temperature, gallium composition, atmospheric pressure and mesa geometry. Then, I developed a new predictive model taking into account the process anisotropy, thus allowing a better temporal and spatial of AlAs oxidation front evolution. Finally, I could exploit this technological process to realize whispering gallery mode microdisks as well as slot optical waveguides, and I have characterized this latter photonic devices
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De, Sousa Marinho Rafael. "Co-design methodology of 60 GHz filter-L-NA." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0095.

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Abstract:
Ce travail montre les résultats et discussions à propos du projet partagé des structures pour un récepteur radio-fréquence des ondes millimétriques. Deux structures ont été étudiés : Le LNA et le résonateur en anneau. Ces structures ont été développes en utilisant des nouvelles techniques de projet de circuit micro-électroniques et utilisation des outils CAD.Les circuit ont été fabriqués avec la technologie QuBIC NXP®BiCMOS SiGe:C de 0.25μm.Les résultats de mesure sont en conformité avec l’état de l’art pour des LNA
This work presents the results and discussions about shared design (co-design)of structures for a RF receptor in millimetric waves. Two structures were mainly studied: TheLNA and the resonator filter. Both structures were developed using novel microelectronic circuitdesign techniques and with the extensive use of CAD software. The circuits were fabricatedusing a0.25μmBiCMOS SiGe:C QuBIC technology from NXP®semiconductors, and themeasurement results are in conformity with the state-of-the-art
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Issiaka, Koné. "Résonateurs à Ondes Acoustiques Guidées sur Miroir de Bragg." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00540624.

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Abstract:
Les composants passifs électro-acoustiques sont des éléments critiques des architectures RF. Les plus représentés sont les filtres à ondes acoustiques de surface (SAW) ou de volume (BAW), qui permettent le filtrage RF (filtre d'antenne). Pour le filtrage de canal, les solutions SAW sont actuellement en place, bien que des travaux récents aient montré l'intérêt des résonateurs à ondes de Lamb pour ce type d'application. Ces derniers composants présentent l'avantage d'être compatibles avec une technologie de fabrication de filtres BAW réalisés sur membrane suspendue (FBAR), permettant une co-intégration des deux types de composants à moindre coût. Toutefois, le choix technologique de STMicroelectronics et du CEA-Leti s'est porté sur une technologie de résonateurs BAW réalisés sur miroir de Bragg (SMR). Le but de cette thèse est donc de démontrer la possibilité de réaliser des résonateurs reprenant le principe des résonateurs à ondes de Lamb, mais co-intégrables avec des BAW-SMR. Après une présentation de l'état des lieux des composants électromécaniques utilisés dans les architectures RF et des diverses propositions de dispositifs semblables présentes dans la littérature, nous abordons une étude théorique du principe de fonctionnement de ce type de composants, ce qui nous permet d'en cerner les caractéristiques : coefficients de couplage électromécaniques proches de ceux des résonateurs à ondes de Lamb, mais fonctionnement à des fréquences proches de celles des résonateurs BAW. Nous présentons ensuite les méthodes de dimensionnement employées. Enfin, nous présentons un procédé de réalisation proche de celui des BAWSMR fabriqués au CEA-Leti, mais adapté à nos composants. A l'issue de caractérisations électriques, nous sommes en mesure de présenter les premiers composants de ce type fonctionnels, et une liste d'améliorations possibles. Ces travaux ont permis des publications dans quatre conférences dont trois internationales, un journal, un dépôt de brevet d'invention et deux publications internes au laboratoire commun IEMNSTMicroelectronics. Mots clés : Résonateur, Filtre, BAW, SAW, Ondes de Lamb, Ondes guidées, MEMS, Architecture RF, Télécommunication mobile, Acoustique, Miroir de Bragg, Modélisation FEM, Matrice de réflexion. Glossaire : SAW : Surface Acoustic Wave Resonator/Résonateur à ondes acoustiques des surface, BAW : Bulk Acoustic Wave/Ondes de volume, FBAR : Film Bulk Acoustic Resonator/Résonateur à ondes de volume sur une membrane, SMR : Solidily Mounted Resonator/Résonateur à ondes de volume sur un miroir de Bragg.
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