Filtres Optiques à REseaux résonnants ACcordables LPN Les réseaux résonnants peuvent...
-
Upload
eulalie-saulnier -
Category
Documents
-
view
106 -
download
1
Transcript of Filtres Optiques à REseaux résonnants ACcordables LPN Les réseaux résonnants peuvent...
Filtres Optiques à REseaux résonnants ACcordablesLPN
• Les réseaux résonnants peuvent potentiellement servir de filtres optiques très étroits fonctionnant en réflexion mais ils présentent une grande sensibilité à l’angle et à la polarisation incidente.
λ = 1.5 µm Friesem, IEEE J. Quant. Elec. 1997 // APL 2004
Lithographie électronique/RIE (Si3N4) // holographie
polymère
incidence proche de la normale ~1°, Δλ = 0.15 nm
Dépendance à la polarisation
Faisceau incident non standard
Niederer Opt. Expr. 2005
Lithographie électronique /RIE (Ta2O5, 60 nm,
1D)
Incidence oblique 45°, Δλ = 3 à 4 nm
Quasi-indépendance à la polarisation
accordabilité avec l’angle d’incidence
Grinvald JOSAA 2008
Lithographie électronique (PMMA)
Incidence oblique 6°, Δλ = 2-3 nm
Quasi-indépendance à la polarisation
•Objectifs de l’étude: concevoir-fabriquer et caractériser des réseaux résonnants 2D permettant de faire du filtrage très étroit indépendant à la polarisation, en incidence normale et oblique à =1550nm =850nm avec un faisceau collimaté standard.
Réseaux 2D : Morris, JOSA-A 1996
=1 nm à =630 nm, incidence normale
indépendance à la polarisation
Réseaux 2D : Clausnitzer, JOSA-A 2005
Lithographie électronique/RIE (SiO2/aSi)
=10 nm, incidence oblique
Quasi-indépendance à la polarisation
• Modélisation,conception
• Amélioration de la méthode d’optimisation des structures et conception des filtres
• Eclairage par faisceau gaussien pour analyser l’effet de la tolérance angulaire et de la taille finie du réseau
• Etude de l’accordabilité: n/n=0.1% et e/e=0.5% -> /=0.1%
• Fabrication
• dépôt des couches (LAAS, IF)
• caractérisation de l’empilement (IF spectromètre, LAAS ellipsométrie)
• calibration de la gravure (LAAS, LPN): dimension, forme des trous, effets de proximité, raccords de champ.
Gravure dans du SiO2 et du Ta2O5
• Caractérisation
• montage des bancs de caractérisation (IF, LAAS)
• mesure de R et T(,,) en polarisation s et p
• observation du champ diffusé
• Analyse des sources de dégradation du filtre
• Etude expérimentale (raccords de champs, pas de gravure, homogénéité)
• Analyse théorique de l’influence des raccords de champs
Théorie=5.5°
=5.8° Expérience
=5.5°
=5.8°
5.4 5.6 5.8 6 6.21.535
1.54
1.545
1.55
(°)
(
m)
ps
Théorie
5.4 5.6 5.8 6.0 6.21.545
1.550
1.555
1.560 p s
(m
)
Expérience
AB
SiO2
e1 et e3 en SiO2
e2 en Si3N4
Intensité incidente Intensité à la résonance
Tenue angulaire trop faible et effet de taille finie
Rôle du faisceau gaussien
0.001
0.01
0.1
1-15.0 -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0
Collecting angle (mrad)
tran
smit
tivi
ty
diffusion
diffusion
Diffusion
Raccords de champs Pas d’écriture
7400
7450
7500
7550
7600
7650
7700
7750
7800
7850
1534 1536 1538 1540 1542 1544 1546 1548 1550 1552 1554
reso1-0nm
reso2-0nm
reso4-50nm
reso5-100nm
reso8-150nm
reso9-200nm
reso10-200nm
Raccords de champ intentionnels 0, 50, 100, 150, 200 nm
Méthode perturbative
Calcul rigoureux 1D
Effet négligeable des raccords < 100 nm sur la largeur de résonance.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1547 1548 1549 1550 1551 1552 1553 1554 1555 1556
res1_polar45
res3_polar45
res7_polar45
res5_polar45
1.25 nm2.5 nm5 nm
10 nm
Effet visible du pas d’écriture sur la largeur de résonance pour un pas >2.5 nm.
Carte théorique
Pas de pics de diffusion signant la présence de raccords de champs
Très grande tolérance angulaire
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1550 1550.5 1551 1551.5 1552 1552.5 1553
T
R
Mais R+T<1 et >theo
Publications + références A-L Fehrembach et al, Physical Review B,73, 233405 (2006) (Multi)S. Hernandez et al, Microelectronic engineering, 84, 673, (2007) (Mono)A-L Fehrembach et al, Optics Letters, 32, 2269 (2007) (Multi)S. Hernandez et al, Applied Physics Letters,92, 131112 (2008) (Multi)
Pour plus de détails, consultez le site web de FOREAC : http://www.fresnel.fr/perso/foreac/
Travail effectué =1550 nm, =6°, =0.5 nm, indépendance à la polarisation
Etude des sources de dégradation : élargissement de la résonance et R+T<1
Travail en cours : réseaux résonnants avec du Ta2O5 gravé profond
Conférences + références (uniquement les conférences internationales)
A. Sentenac et al, EOS Annual Meeting, Paris (2006)
S. Hernandez et al, EOS diffractive optics Barcelone (2007)
A.-L Fehrembach et al, EOS diffractive optics Barcelone (2007)
S. Hernandez et al, CLEO San Jose (USA), 2008
O. Boyko et al, SPIE Europe Optical systems and designs, Glasgow (2008)
A-L Fehrembach et al, EOS Annual Meeting, Paris (2008)
=850 nm, =63°, =0.4 nm, quasi-indépendance à la polarisation
Accordabilité en fonction de
404 nm
980 nm
Bord du réseau
Intensité diffractée hors résonance (dans le plan de Fourier)
Intensité diffractée à la résonance (dans le plan de Fourier)
Intensité diffractée hors et à la résonance autour du pic spéculaire