Développement et optimisation d’un procédé de réalisation de structures photoniques par sciage de guides planaires

                                              STAGE MASTER II PFE – 2018

L’optique intégrée sur verre a montré ses fortes potentialités au cours des deux dernières décennies pour permettre la réalisation de nombreux types de capteurs ou de microsystèmes dans le domaine de la photonique. Un certain nombre de ces dispositifs est encore au stade de la recherche dans les laboratoires mais d’autres ont été optimisés pour réaliser des produits industriels au sein de l’écosystème grenoblois (spectromètres par la société Resolution Spectra Systems et par la société TeemPhotonics par exemple).
Pour l’instant, ces systèmes sont basés sur une technologie d’échange d’ions permettant l’accroissement local de l’indice de réfraction du verre avec une variation maximum d’indice de réfraction autour de ∆n = 10-2. Le projet proposé vise à lever cette limitation en développant une nouvelle variante de guides optiques sur verre, dits « rubans », dont les performances en confinement latéral de la lumière sont considérablement améliorées laissant envisager la possibilité de réaliser de nouvelles fonctionnalités optiques (∆n = 5.10-1). En effet, l’approche considérée consiste à réaliser des guides droits en forme de rubans dont la largeur est obtenue avec des traits de scie sur une profondeur de 10μm à 50μm alors que le confinement vertical est toujours assuré par un échange d’ions classique. De telles dimensions n’étaient pas disponibles avant. Elles sont dorénavant rendues possibles grâce à la disponibilité de scies avancées avec des lames spécifiques et une précision de positionnement et de rugosité après sciage tout à fait acceptables. Outre son faible coût de mise en oeuvre, cette technique apporte les avantages suivants :

•  L’Ouverture Numérique (ON) latérale des guides est fortement augmentée
•  La surface du guide en interaction avec l’air est plus grande (surfaces planaire et latérales) et peut être utilisée pour augmenter l’interaction du guide avec le milieu extérieur (applications de capteurs).
• Avec un choix de lames données on peut aussi réaliser des découpes de guides trapézoïdales plutôt que rectangulaires. Cette forme peut induire des effets intéressants sur la polarisation des modes

Des premiers tests concluants ont déjà été réalisés. Le but du stage est de continuer ce développement en réalisant et en caractérisant ce type de nouveaux guides puis des structures plus spécifiques comme des spectromètres intégrés. Ce travail s’effectuera entièrement dans notre laboratoire (Techniques d’échange d’ions, découpe à la scie, caractérisation optique des guides). De plus, des outils de simulation développés au laboratoire pourront aussi être utilisés pour comparer les résultats expérimentaux et théoriques.

Contact :
Alain MORAND
Tel : 04 56 52 94 86
IMEP-LAHC, Minatec, 3 Parvis Louis Néel, CS 50257, 38016 Grenoble Cedex 1

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