ETUDE DE LA PHOTOSENSIBILITE D’UNE MONOCOUCHE A BASE DE VERRES DE CHALCOGENURES DEPOSEE PAR EBPVD

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Design et production d’EODs

La modélisation et la conception de ces éléments se fait de manière générale par ordinateur puisque les motifs à générer peuvent être très complexes. Il existe de très nombreux algorithmes [8] pour synthétiser ces structures et certains seront présentés dans le Chapitre 5. A l’instar des filtres optiques interférentiels, il existe un grand nombre de solutions à un problème donné avec des complexités différentes. Le design de ce type de structure est donc un domaine à part entière qui ne sera abordé dans cette thèse que de manière simple, le but étant de démontrer une nouvelle méthode pour la fabrication d’EODs.
Actuellement la production de ces éléments se fait majoritairement par contrôle de l’épaisseur physique d’un substrat ou d’une couche à l’aide d’un procédé photo-lithographique [9, 10] qui demande plusieurs étapes clefs qui sont :
1. Le dépôt d’une résine photosensible par spin-coating sur le substrat et recuit thermique,
2. L’exposition du motif par lithographie laser avec des systèmes industriels tels que le DWL 66+ de la société Heidelberg,
3. Le traitement chimique avec un développeur qui dissout les régions exposées ou non exposées en fonction du type de résine utilisé.
Suite au procédé lithographique, le motif est inscrit dans le substrat par gravure « chimique » ou « physique ». L’ensemble de ces techniques sont complexes, et la production d’un élément optique diffractif demande donc une parfaite maitrise de chacune de ces étapes ; ce qui est le cas à ce jour. Cependant, comme les réseaux de diffraction de surface, les EODs présentent une forte sensibilité aux rayures et aux poussières.
Divers matériaux sont communément utilisés pour la fabrication d’EODs. On peut citer par exemple la silice [11]. Elle a l’avantage de produire des éléments avec de bonnes propriétés mécaniques, mais elle nécessite la mise en oeuvre de techniques de gravure complexes. Les résines photosensibles (gélatines dichromatées) similaires à celles utilisées en lithographie électronique [12] permettent quant à elles de réaliser facilement des prototypes mais sont incompatibles avec des applications industrielles. Enfin les matériaux sol-gel hybrides photo-polymérisables constituent, eux, un compromis entre matériaux organiques et inorganiques [13]

Applications des EODs

Grâce aux EODs qui modifient la distribution spatiale d’intensité d’un front d’onde incident, il est possible de générer un nombre quasi-infini de profils spatiaux. Les plus connus et les plus utilisés sont les faisceaux de type top-hat circulaires ou carrés, des homogénéiseurs [14], des matrices de points [15], des vortex [16, 17], etc (Figure 1-10).
Chacune de ces différentes fonctions ont des applications industrielles dans divers domaines. Par exemple pour l’usinage, la soudure, ou la découpe laser [18, 19], les profils top-hat sont nécessaires pour maitriser la distribution d’intensité et générer des flancs raides et ce afin de délimiter la zone d’interaction laser-matière. Des systèmes commerciaux comme la caméra Kinect embarquée sur la console Xbox de Microsoft, se servent d’éléments diffractifs pour générer des matrices de points [20], qui texturent l’environnement et permettent de faire de l’imagerie 3D [21]. Dans le milieu médical, les éléments diffractifs optiques sont utilisés par exemple pour la correction des aberrations ou pour la production de lentilles à double longueur d’onde [22]. Ces dernières équipent les systèmes médicaux à laser CO2 afin que le laser HeNe qui produit un point cible visible ait le même point de focalisation que le laser CO2. Un EOD est ajouté devant une lentille en ZnSe pour modifier uniquement la focalisation du laser HeNe. Les EODs sont également présents dans le domaine de l’illumination (lecteurs de code-barres) et des hologrammes de sécurité (passeport, billets …). Finalement en science on les retrouve pour la génération de pinces optiques, la manipulation de nano-objets [23], et l’amélioration de la résolution transverse ou latérale des microscopes à super-résolution [24]. Dans cette dernière application, les EODs structurent l’éclairage d’un microscope sous forme de damier ou d’un réseau de franges. Sous cette forme, l’interaction de la lumière avec les hautes fréquences de l’échantillon génère un effet de moiré qui encode les informations hautes fréquences dans la limite de résolution du microscope.
Il est à noter que comme les filtres optiques interférentiels, les éléments diffractifs possèdent également un très fort potentiel industriel. Parmi les fabricants les plus connus, on peut citer : Holoeye, Jenoptik, Holoor…

Verres de chalcogénures

Les matériaux utilisés pour la fabrication des composants à base de couches minces optiques sont nombreux : oxydes, sulfures, nitrures, fluorures, métaux… Cette thèse vise à introduire des verres de chalcogénures dans les filtres interférentiels multicouches. Ceux-ci ont des propriétés uniques et ont été étudiés pendant plusieurs décennies ; menant à des applications dans différents secteurs tels que l’industrie électronique, l’imagerie ou plus récemment la photonique. Cette partie a pour objectif de présenter les propriétés optiques et physiques des verres de chalcogénures ainsi que quelques applications.

Propriétés des chalcogénures

Composition et structure des verres de chalcogénures

Les verres de chalcogénures sont composés en partie d’éléments issus de la 16ème colonne de la table de Mendeleïev. Ce groupe contient les atomes d’oxygène O, sulfure S, sélénium Se, tellure Te et polonium Po. L’oxygène est lui, cependant, exclu de la famille des chalcogènes.
Pour créer un verre, ces différents atomes se lient à un ou deux autres atomes issus de la 14ème ou 15ème colonne du tableau périodique [25]. Ils forment ainsi un verre de type binaire ou ternaire. Les éléments chalcogènes peuvent se lier aussi à des métaux, on parle alors de métaux-chalcogénures. Ci-dessous, le Tableau 1 liste différents types de verres de chalcogénures existant et en donne quelques exemples .
La structure binaire ou ternaire influe directement sur les propriétés mécaniques et thermiques du verre [26]. Par exemple, un verre tel que arsenic triselenide (As2Se3) possède un réseau bidimensionnel tandis que des verres ternaires avec un élément additionnel, tel que le germanium, ont un réseau tridimensionnel. Les liaisons de van der Waals y sont plus fortes ce qui augmente la rigidité, la dureté du verre et la température de transition vitreuse Tg. La relation qui existe entre nombre de coordination, la topologie du réseau et les propriétés physiques des verres de chalcogénures a été étudiée dans certaines publications [27, 28]. Enfin, dans la littérature, pour décrire la composition des verres de chalcogénures, on utilise de manière standard le pourcentage molaire, e.g. pour un verre commercial tel que l’AMTIR-1, sa composition est décrite par : Ge33As12Se55. Cela signifie que le verre d’AMTIR-1 est composé en pourcentage molaire de 33 % de germanium, de 12% d’arsenic et de 55% de sélénium. Le Tableau 2 fournit une liste de quelques verres de chalcogénures standards ainsi que leurs noms commerciaux.

Exemple d’applications : fibre optiques et mémoire à changement de phase

Dans cette partie, la liste des applications des verres de chalcogénures passés en revue n’a pas pour but d’être exhaustive ; tant leur nombre est grand. Nous nous sommes restreints à certaines applications majeures de ces verres.
Tout d’abord, l’introduction des verres de chalcogénures dans les fibres optiques [38, 39] a été une des premières sources de motivations et axes de recherche concernant ces matériaux puisque les fibres de chalcogénures ont potentiellement une gamme de transmission comprise entre 2 et 12 μm. Les toutes premières fibres optiques produites à base d’arsenic, germanium ou tellure ont été utilisées avec des lasers CO2 [40]. La majorité des efforts se sont ensuite concentrées vers la diminution des pertes dans ces fibres qui restent un problème majeur. Par exemple pour les fibres à base de trisulfure d’arsenic, les pertes les plus basses théoriques sont de l’ordre de 4 dB/km-1 [41], tandis qu’en pratique, pour des fibres purifiées, la valeur la plus basse reportée est de 23 dB/ km-1 [42]. Si les pertes sont aussi élevées, c’est à cause des phénomènes d’absorption et de diffusion provoqués par des impuretés qui se forment lors du procédé de fabrication. De nombreux travaux [43, 44, 45] sont en cours pour augmenter la pureté des chalcogénures au regard des futures applications dans les domaines de la chirurgie laser ou la découpe laser par exemple.
Si les pertes sont problématiques pour les applications nécessitant des propagations sur de longs trajets de fibre, elles deviennent beaucoup plus acceptables dans le cas où elles sont utilisées comme capteurs. En effet, les capteurs à fibre à base de chalcogénures utilisent le fait que le faisceau transmis par cette fibre est modifié, lorsque celle-ci est mise en contact avec une substance à détecter. Cet effet se repose sur une interaction entre l’onde évanescente et le milieu à détecter [46]. Or, il est important de rappeler que les signatures des vibrations fondamentales des biomolécules constituant les tissus et fluides biologiques se situent dans le proche et moyen infrarouge, domaine spectral où ces fibres sont transparentes. L’utilisation de cette technique associée à de la spectroscopie représente donc, de nos jours, une des techniques les plus prometteuses, notamment pour la détection de maladies, d’infections ou de tumeurs [47, 48]. Une application des matériaux chalcogénures dans le domaine de l’optique guidée est le développement de capteurs chimiques. Ces capteurs utilisent soient un effet du milieu extérieur sur les ondes évanescente similaire à celui observé dans les fibres, soit une technique de spectroscopie Raman [49]. Cette approche permet de produire des capteurs de plus petites tailles et plus répétables que les capteurs à fibres optiques. De plus, ils offrent la possibilité de pouvoir intégrer les sources, détecteurs, etc. au système [50] ainsi que de générer des systèmes de types résonateurs qui augmentent considérablement le seuil de détectivité [51].

Les techniques de dépôts de couches minces optiques

Il existe à ce jour de nombreuses techniques de dépôt de couches minces optiques. Elles reposent principalement sur les technologies du vide et se divisent en deux grandes catégories : chimiques ou physiques. Chacune de ces méthodes possèdent leurs avantages et inconvénients pour la production de couches minces optiques dont les caractéristiques typiques sont : la transparence, les contraintes mécaniques, la durabilité, la densité des couches, la quantité de défauts… Il en découle évidemment que les propriétés optiques des couches déposées sont étroitement liées à la technologie de dépôt utilisée, mais dépendent aussi des paramètres expérimentaux de la machine. Les deux sous-parties suivantes visent à présenter succinctement ces deux classes de procédé.

Le dépôt chimique en phase vapeur

Le dépôt chimique en phase vapeur (Chemical Vapor Deposition, CVD) est un procédé couramment utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs. Il consiste à mettre à proximité de l’interface solide du substrat un composé volatil précurseur en présence ou non d’autres gaz. Ce dernier catalyse une réaction chimique à l’interface pour donner un produit solide sur le substrat. Basées sur ce principe, de nombreuses technologies se sont développées telles que l’épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (EPVOM), la technique de croissance cristalline, ou le dépôt par bain chimique (CBD). Ces techniques ne sont cependant pas couramment utilisées dans le domaine des couches minces optiques car elles ne permettent pas, entre autre, le dépôt d’un grand nombre de couches.

Le dépôt physique en phase vapeur

Le dépôt physique en phase vapeur (Physical Vapor Deposition, PVD) est le type de procédé le plus couramment utilisé pour la production de couches minces optiques. Le dépôt se fait dans une chambre hermétique sous vide à une pression inférieure ou égale à quelques 10-5 mbar. Le nombre et la complexité des technologies n’ont cessé de croitre, mais celle que l’on nomme évaporation thermique est restée l’une des plus utilisée à cause de son principe de fonctionnement simple, son bas cout, et sa flexibilité. Cette technologie repose sur l’évaporation du matériau par simple apport de chaleur. Les molécules en phase gazeuse se déplacent en ligne droite et se condensent ensuite à l’état solide sur le substrat de verre dans le bâti sous vide. L’apport d’énergie pour atteindre le point d’évaporation de la cible peut se faire de différente manière, soit par chauffe du creuset dans lequel est placé la matière par un filament électrique, soit avec des canons à électrons ; la matière est bombardée par un faisceau d’électrons énergétiques jusqu’à évaporation. A cette technologie est venu s’ajouter des assistances comme l’assistance par canon à ions ou plasma. Elles apportent une quantité d’énergie additionnelle aux molécules évaporées qui permet de densifier les couches déposées. L’équipe Couches Minces Optiques (RCMO) s’est par exemple dernièrement dotée d’une SYRUSpro 710 (Figure 2-1) produite par la société Leybold Optics (maintenant Bühler) qui utilise une assistance plasma (APS, Advanced Plasma Source) [72].
Une autre approche totalement différente pour le dépôt de couches minces optiques est la pulvérisation. Cette méthode est basée sur un faisceau d’ions énergétiques qui pulvérise la cible sous forme d’atomes par le transfert de leur quantité de mouvement et va se déposer sur le substrat sous forme de couches minces denses. Différentes méthodes basées sur ce principe existent telles que :
– Le « Dual ion beam sputtering » (DIBS), qui utilise un faisceau d’ions pour la pulvérisation et un second pour assister la croissance des couches et leur cosmétique.
– Le « Magnetron sputtering » (MS). Pour cette technologie, la chambre de dépôt est sous pression partielle d’argon. Des magnétrons permettent de produire au sein du gaz un plasma énergétique. Ce dernier sert à pulvériser la cible. Les magnétrons produisent aussi de forts champs magnétiques pour contenir le plasma autour de la cible.
En fonctionnement depuis 2013 dans l’équipe RCMO, la machine HELIOS (Figure 2-2) produite par la société Bühler Leybold Optics est basée sur cette dernière technologie.
Un des principaux avantages de ces technologies est la fidélité de la stoechiométrie cible/couches minces et la stabilité des vitesses de dépôt. En contrepartie cette technique est moins flexible car elle nécessite l’emploi de cibles massives pour le dépôt des matériaux ou une géométrie contraignante comme pour la machine HELIOS. Cela contraste avec une technique d’évaporation classique dont la diversité des matériaux déposés et la flexibilité des vitesses d’évaporation sont bien connues.
En conclusion, diverses techniques de dépôt sont disponibles au sein de l’équipe RCMO. Le choix de la technique se fait en fonction du type de matériau et/ou de structure à déposer.

Contexte et choix du bâti pour le dépôt de couches à base de verres de chalcogénures

L’un des principaux objectifs de cette thèse consiste à déposer des couches minces optiques à base de verres de types chalcogénures et de les introduire dans des composants multicouches afin de produire de composants optiques spatialement structurés en volume. Transparents de l’infrarouge proche à l’infrarouge moyen voire lointain, ils ont la particularité, pour certains, de présenter des effets photo-induits tels que le changement local de configuration atomique. Cet effet induit une modification des constantes optiques, i.e. énergie de la bande de valence, coefficient d’absorption et indice de réfraction. L’exploitation de ces propriétés en couches minces permettrait le développement et la fabrication de composants optiques tels que les filtres bandes étroites ultra-homogènes, Fabry-Perot à zone… Des monocouches de chalcogénures ont été largement déposées et caractérisées dans le passé via des techniques d’évaporation thermique ou laser pulsée. [73, 74]. Parallèlement, il a été démontré que ces méthodes de dépôt permettaient de produire des couches photosensibles. Basé sur ces connaissances et les machines disponibles au sein de l’équipe Couches Minces Optiques, l’évaporation par canon à électrons (Balzers BAK600) a été retenue. En effet, comme mentionné précédemment, cette technique permet aisément d’adapter les paramètres de dépôt au matériau considéré. De plus, afin de produire des structures multicouches complexes, les couches de chalcogénures seront combinées à des couches produites à partir de matériaux oxydes classiques : Ta2O5 et SiO2.
Nous allons dans les parties suivantes décrire le fonctionnement du bâti de manière succincte, puis détailler l’ensemble du travail qui a été effectué sur le bâti de dépôt pour sa remise en fonctionnement et sa semi-automatisation.

Mise en fonctionnement du bâti Balzers BAK600

Présentation du bâti

Description du bâti

La Balzers BAK600 est un bâti de dépôt qui fonctionne par évaporation par canon à électrons (Electron Beam Physical Vapor Deposition, EBPVD). Dans son enceinte se logent à gauche et à droite une anode cible (le creuset), un canon à électrons et un cache. En hauteur, se trouvent le porte substrat et une microbalance à quartz (cf. Figure 2-3). En plus de ces équipements nécessaires au dépôt de couches minces optiques, un chauffage thermique peut s’ajouter. Il ne sera cependant pas utilisé dans les différents travaux de ce doctorat. Il est important de noter que ce bâti n’avait pas été utilisé pendant plusieurs années. Au cours de cette thèse, il a donc fallu le remettre en route et corriger l’ensemble des problèmes liés à une mise à l’arrêt prolongée. De plus, l’ensemble des méthodes et programmes de contrôles ont été entièrement redéveloppés.

Déroulement d’un dépôt

Avant chaque dépôt, le vide est fait au sein de l’enceinte par une pompe primaire à palette qui permet d’atteindre un vide de quelques 10-3 mbar. Cette pression atteinte, la pompe secondaire (une pompe à diffusion) prend le relai et pousse le vide jusqu’à 5.10-7 mbar, pression généralement mesurée après 24 heures de pompage. Une basse pression assure, en particulier, la bonne qualité des couches déposées. Le dépôt de couches minces optiques peut alors débuter. Lors d’une première phase, obturateur fermé, le filament en tungstène est porté à haute température afin qu’il émette des électrons. Ces derniers sont accélérés par un champ électrique et un champ magnétique générés par un système de bobines qui contrôle en parallèle la déflexion, le balayage sur le creuset, la fréquence et la taille du faisceau d’électrons. L’énergie cinétique des électrons est alors convertie en énergie thermique qui chauffe puis évapore le matériau. La seconde phase débute par l’ouverture du cache. La matière à l’état gazeux se condense sur le substrat, l’intégralité du bâti et sur la microbalance à quartz (Figure 2-3). Celle-ci permet en particulier de relever les paramètres de dépôts : vitesse de dépôt et épaisseur du matériau déposée. Lorsque l’épaisseur de consigne est atteinte, le cache se referme et le canon à électrons s’éteint. Le dépôt de la couche est terminé.

Paramètres de dépôts contrôlés par microbalance à quartz

Afin de de contrôler l’ensemble des paramètres physiques en cours de dépôt, la machine est pilotée intégralement à l’aide d’un programme édité sous LabVIEW. Celui-ci se charge en particulier de communiquer avec le contrôleur de la microbalance à quartz et avec un contrôle optique in-situ. Nous allons détailler dans cette partie, les principaux paramètres de dépôt utilisés lors d’un dépôt contrôlés au travers de la microbalance à quartz.

Paramètres de dépôt

De manière générale, au sein de la BAK600, les paramètres du dépôt sont contrôlés par le contrôleur de la microbalance à quartz : XTC/2 de la société Inficon. Pour chacun des matériaux et couches minces optiques à déposer, un certain nombre de paramètres sont à définir dans le XTC/2. Les principaux sont :
1. La vitesse de dépôt qui définira à posteriori les caractéristiques intrinsèques de la monocouche, i.e. son indice de réfraction et son coefficient d’absorption.
2. L’épaisseur de la couche à atteindre.
3. La densité du matériau et son nombre Z.
Les secondaires sont destinés à la définition des deux temps de chauffe de la première phase du dépôt. Pour chacun d’eux, on définit :
1. le temps de monté
2. le temps d’attente
3. la puissance du canon à électron à atteindre.
Le premier cycle de chauffe initialise la montée en température du filament en tungstène, tandis que le seconde initialise la chauffe et l’évaporation du matériau afin qu’à l’ouverture du cache la vitesse d’évaporation de consigne soit quasiment atteinte

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Table des matières

CHAPITRE 1 FILTRES OPTIQUES INTERFERENTIELS, ELEMENTS OPTIQUES DIFFRACTIFS ET VERRES DE CHALCOGENURES
1.1 Filtres optiques interférentiels
1.1.1 Contexte
1.1.2 Introduction au formalisme couches minces optiques et structures interférentielles de bases
1.1.2.1 Phénomène d’interférences
1.1.2.2 Structure antireflet
1.1.2.3 Miroir diélectrique quart-d’onde
1.1.2.4 Filtre passe bande étroite ou Fabry-Perot
1.1.3 Formalisme matriciel des couches minces optiques
1.2 Eléments diffractifs optiques
1.2.1 Contexte
1.2.2 Design et production d’EODs
1.2.3 Applications des EODs
1.3 Verres de chalcogénures
1.3.1 Propriétés des chalcogénures
1.3.1.1 Composition et structure des verres de chalcogénures
1.3.1.2 Propriétés optiques
1.3.2 Exemple d’applications : fibre optiques et mémoire à changement de phase
1.3.3 Couche minces de chalcogénures
1.4 Conclusion
PARTIE I DEPOT ET CARACTERISATION DE MONOCOUCHES A BASE DE MATERIAUX OXYDES ET NON-OXYDES DEPOSEES PAR EVAPORATION PAR CANON A ELECTRONS
CHAPITRE 2 DEPOT DE MONOCOUCHES PAR EVAPORATION PAR CANON A ELECTRONS
2.1 Introduction
2.1.1 Les techniques de dépôts de couches minces optiques
2.1.1.1 Le dépôt chimique en phase vapeur
2.1.1.2 Le dépôt physique en phase vapeur
2.1.2 Contexte et choix du bâti pour le dépôt de couches à base de verres de chalcogénures
2.2 Mise en fonctionnement du bâti Balzers BAK600
2.2.1 Présentation du bâti
2.2.1.1 Description du bâti
2.2.1.2 Déroulement d’un dépôt
2.2.2 Paramètres de dépôts contrôlés par microbalance à quartz
2.2.2.1 Paramètres de dépôt
2.2.2.2 Paramètres de contrôle PID
2.3 Dépôt de monocouches minces optiques
2.3.1 Dépôt de monocouches de Ta2O5
2.3.2 Dépôt de monocouches de SiO2
2.3.3 Dépôt de monocouche d’AMTIR-1
2.4 Contrôle optique in-situ
2.4.1 Principe de fonctionnement d’un contrôle optique monochromatique in-situ ..
2.4.2 Intérêts et limites du contrôle optique monochromatique
2.4.3 Description du système
2.5 Conclusion
CHAPITRE 3 CARACTERISATIONS OPTIQUES DE COUCHES MINCES OPTIQUES
3.1 Introduction
3.2 Paramètres optiques d’une monocouche
3.2.1 Indice de réfraction des matériaux
3.2.2 Modèles de dispersion
3.2.2.1 Modèles de dispersion classiques
3.2.2.2 Relations de Kramers-Kronig
3.2.2.3 Modèle de Tauc-Lorentz
3.3 Détermination d’indices et d’épaisseurs par spectrophotométrie
3.3.1 Introduction à la spectrophotométrie
3.3.1.1 Principe du spectrophotomètre
3.3.1.2 Perkin Elmer Lambda 1050
3.3.2 Méthodes de détermination d’indices et d’épaisseurs
3.3.2.1 Méthode des enveloppes
3.3.2.2 Méthode par ajustement de courbes
3.3.3 Mesure et calibration du spectrophotomètre
3.3.4 Caractérisation de monocouches de Ta2O5 et SiO2
3.3.4.1 Ta2O5
3.3.4.2 Influence de la vitesse de dépôt sur les propriétés optiques de monocouches de Ta2O5
3.3.4.3 SiO2
3.3.4.4 Conclusion
3.3.5 Caractérisation d’une monocouche d’AMTIR-1
3.3.5.1 Dispersion d’indice réel et imaginaire
3.3.5.2 Influence de la vitesse de dépôt sur les propriétés optiques de monocouches d’AMTIR-1 76
3.3.6 Caractérisation de filtres optiques interférentiels
3.3.6.1 Principe de la méthode
3.3.6.2 Etude d’un exemple : filtre passe-bande multi-cavités à 633 nm
3.4 Conclusion
PARTIE II ELEMENTS OPTIQUES A BASE DE COUCHES MINCES OPTIQUES SPATIALEMENT STRUCTURES
CHAPITRE 4 ETUDE DE LA PHOTOSENSIBILITE D’UNE MONOCOUCHE A BASE DE VERRES DE CHALCOGENURES DEPOSEE PAR EBPVD
4.1 Introduction
4.1.1 Effets photo-induits dans les verres de chalcogénures
4.2 Etude de la photosensibilité d’une monocouche d’AMTIR-1
4.2.1 Choix de la source d’exposition
4.2.1.1 Loi d’absorption
4.2.1.2 Photosensibilité et variation d’indice d’une monocouche en fonction de la répartition de l’intensité des champs
4.2.1.3 Distribution d’intensité du champ électrique, absorption et choix de la longueur d’onde d’exposition
4.2.2 Caractérisation des effets photo-induits dans les couches d’AMTIR-1
4.2.2.1 Analyse qualitative des effets
4.2.2.2 Etude de la variation d’indice de réfraction N
4.2.3 Stabilité des monocouches d’AMTIR-1
4.2.3.1 Evolution temporelle d’une monocouche d’AMTIR-1 non exposée
4.2.3.2 Evolution temporelle d’une monocouche d’AMTIR-1 après exposition
4.2.3.3 Evolution temporelle de la photosensibilité d’une monocouche d’AMTIR-1
4.3 Conclusion
CHAPITRE 5 FABRICATION D’ELEMENTS OPTIQUES DIFFRACTIFS DANS LE VOLUME D’UNE MONOCOUCHE DE VERRE DE CHALCOGENURES
5.1 Eléments optiques diffractifs et verres de chalcogénures
5.1.1 Introduction
5.1.2 Epaisseur physique des couches
5.1.3 Design de la structure multicouches pour la réalisation d’EODs
5.2 Mise en forme de faisceau et design d’EODs
5.2.1 Introduction au design d’EODs
5.2.2 Algorithme de design d’EODs
5.2.2.1 Principe
5.2.2.2 Paramètres de modélisation numérique
5.2.2.3 Initialisation de l’algorithme
5.2.2.4 Convergence
5.2.3 Validation de l’algorithme et résultat numérique
5.2.3.1 Motifs diffractifs non binaire
5.2.3.2 Motifs diffractifs binaires
5.2.4 Conclusion
5.3 Etude et développement d’un banc optique d’exposition spatialement structurée
5.3.1 Introduction
5.3.2 Modulateur spatial de lumière
5.3.3 Description du montage optique
5.3.4 Caractéristiques et performances du banc optique
5.3.4.1 Spécifications de la diode laser d’exposition
5.3.4.2 Imagerie des motifs générés par la matrice de micro-miroirs
5.4 Fabrication d’EODs binaires
5.4.1 Fabrication et caractérisation de la structure multicouche
5.4.1.1 Dépôt d’une structure multicouche d’épaisseur supérieure à 10 μm par EBPVD
5.4.1.2 Caractérisation spectrophotométrique de la structure de la multicouche
5.4.2 Démonstration expérimentale d’EODs de volume
5.4.2.1 Caractérisation de la diode de contrôle
5.4.2.2 Génération de faisceau d’ordre supérieur
5.4.2.3 Transformation d’un faisceau gaussien en Top-hat
5.4.2.4 Génération d’une matrice de points
5.4.3 EOD binaire sur lentille sphérique
5.5 Conclusion
CHAPITRE 6 EXPLOITATION DES COUCHES MINCES D’AMTIR-1 PHOTOSENSIBLES DANS LES FILTRES OPTIQUES INTERFERENTIELS
6.1 Introduction
6.2 Filtres interférentiels bande étroite avec cavité à base de verre de chalcogénures
6.2.1 Fabry-Perot constitué d’une cavité en AMTIR-1
6.2.2 Méthode d’exposition pour le contrôle local de la longueur d’onde de centrage d’un filtre bande étroite
6.2.3 Fabry-Perot spatialement structuré
6.2.3.1 Fabry-Perot à motif en damier
6.2.3.2 Fabry-Perot à marches et à gradient
6.2.3.3 Discussion et analyse des résultats obtenus
6.2.4 Conclusion
6.3 Généralisation de l’application des couches minces à base de chalcogénures aux filtres interférentiels
6.3.1 Introduction des verres de chalcogénures dans les filtres dichroïques passe-haut
6.3.2 Contrôle de la réflexion résiduelle d’un traitement antireflet
6.3.2.1 Design du filtre
6.3.2.2 Résultats et discussions
6.4 Conclusion
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
REFERENCES

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