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Laetitia Laversenne 23 ème Journées Nationales d Optique Guidée 25- 27 octobre 2004 Paris Guides Optiques Façonnés par.

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1 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net 23 ème Journées Nationales d Optique Guidée 25- 27 octobre 2004 Paris Guides Optiques Façonnés par Implantation Façonnés par Implantation de Protons dans du Saphir de Protons dans du Saphir L. Laversenne, P. Hoffmann, M. Pollnau Institut dImagerie et doptique Appliquée Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse P. Moretti, J. Mugnier Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents UMR 5620 Université Claude Bernard- Lyon 1, Villeurbanne

2 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Motivation Saphir: Excellentes propriétés thermiques, mécaniques et optiques matériau adapté à la réalisation de dispositifs doptique intégrée Matériau difficile à travailler par les méthodes conventionnelles de fabrication de guides d ondes Fabrication de différentes structures guidantes par implantation de protons dans le saphir et le saphir dopé Ti 3+

3 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net H+H+ H+H+ H+H+ Implantation de Protons dans le Saphir n<0 Irradiation par des ions légers création dune zone endommagée Energie des ions incidents: 0.4 –1.6 MeV Fluence: ~10 16 ions/cm 2

4 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Implantation et profil dendommagement (simulation TRIM ) La profondeur de la zone endommagée dépends de lénérgie Implantation de Protons dans le Saphir

5 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Modification de lindice de réfraction liée à la fluence 10 16 H + /cm 2 n ~ -1% Profil dindice de réfraction ( spectroscopie m-lines ) Implantation de Protons dans le Saphir

6 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Implantations Multi-Energies dans le Saphir Energie incidente (MeV) Profondeur m Endommagement surface 0.95 8.3 0.2 1 8.8 0.2 0

7 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net 0.9511.451.5 15.6 0.4 16.3 0.4 surface 0 8.3 0.2 8.8 0.2 Implantations Multi-Energies dans le Saphir Endommagement Energie incidente (MeV) Profondeur m

8 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Guides plans superposés Excitation du guide plan supérieur Laser

9 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Excitation simultanée des guides plans superposés Laser Guides plans superposés

10 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Excitation du guide plan inférieur Laser Guides plans superposés

11 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Démonstration des guides plans superposés Guides plans superposés

12 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Guides Plans Enterrés Experimental Simulation Propagation du mode fondamental air Ti: sapphire 5 µm

13 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Fabrication de Guides Canaux Enterrés Guide plan enterré H+H+ H+H+ H+H+ Murs latéraux façonnés par implantation avec masquage

14 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Fabrication de Guides Canaux Enterrés

15 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Propagation dans un Guide Canal Enterré Dispositif Passif Bon confinement de la lumière selon les directions horizontale et verticale Pertes de propagation @ =632.8 nm: 0.7 dB/cm (sans recuit après implantation) laser He-Ne Guide canal saphir dopé Ti 3+ Objectifs de Microscope

16 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Spectre démission comparable à celui du matériau massif laser Ar + Guide canal saphir:Ti 3+ Objectifs de microscope Propagation dans le Guide Canal Enterré Dispositif actif

17 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Fluorescence dans le Guide Canal Enterré Dispositif actif Rendement de fluorescence relativement faible Pertes de propagation @ =785 nm: 4.9 dB/cm

18 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Le mode IR, de plus grande dimension, se propage davantage dans les zones endommagées = 632.8 nm = 785 nm Fluorescence dans le guide canal enterré Distribution dintensité

19 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Mesures des pertes de propagation SM P out,s = P in - L prop - 2 L coup,s MM P out,m = P in - L prop - L coup,s - L coup,m L prop = P in + P out,s - 2 P out,m = 0 WG

20 Laetitia Laversenne laetitia.laversenne@laposte.net Conclusions et perspectives Des guides plans superposés, des guides canaux et des guides plans enterrés ont été façonnés par implantation de protons dans le saphir pur et dopé L implantation d ions légers permets de réaliser des guides d ondes de géométries variées Les efforts vont être concentrés sur l amélioration du rendement de fluorescence des guides canaux enterrés en vue de la réalisation d une source fluorescente à large spectre et/ ou d une source laser


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