Guides Optiques Façonnés par Implantation de Protons dans du Saphir

Présentation au sujet: "Guides Optiques Façonnés par Implantation de Protons dans du Saphir"— Transcription de la présentation:

1 Guides Optiques Façonnés par Implantation de Protons dans du Saphir
L. Laversenne, P. Hoffmann, M. Pollnau Institut d’Imagerie et d’optique 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 23ème Journées Nationales d ’Optique Guidée octobre Paris

2 Motivation Saphir: Excellentes propriétés thermiques, mécaniques et optiques  matériau adapté à la réalisation de dispositifs d’optique 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 Ti3+

3 Implantation de Protons dans le Saphir
Energie des ions incidents: 0.4 –1.6 MeV Fluence: ~1016 ions/cm2 Irradiation par des ions légers  création d’une zone endommagée

4 Implantation de Protons dans le Saphir
Implantation et profil d’endommagement (simulation TRIM ) La profondeur de la zone endommagée dépends de l’énérgie

5 Implantation de Protons dans le Saphir
Profil d’indice de réfraction ( spectroscopie m-lines) Modification de l’indice de réfraction liée à la fluence 1016 H+/cm2  n ~ -1%

6 Implantations Multi-Energies dans le Saphir
Energie incidente (MeV) Endommagement 1 8.8  0.2 0.95 8.3  0.2 surface Profondeur(mm)

7 Implantations Multi-Energies dans le Saphir
Energie incidente (MeV) Endommagement 1.5 1.45 1 0.95 surface 8.3  0.2 8.8  0.2 15.6  0.4 16.3  0.4 Profondeur(mm)

8 Guides plans superposés
Excitation du guide plan supérieur Laser

9 Guides plans superposés
Excitation simultanée des guides plans superposés Laser

10 Guides plans superposés
Excitation du guide plan inférieur Laser

11 Guides plans superposés
Démonstration des guides plans superposés

12 Propagation du mode fondamental
Guides Plans Enterrés 5 µm air Ti: sapphire Experimental Simulation Propagation du mode fondamental

13 Fabrication de Guides Canaux Enterrés
H+ Murs latéraux façonnés par implantation avec masquage Guide plan enterré

14 Fabrication de Guides Canaux Enterrés

15 Propagation dans un Guide Canal Enterré Dispositif Passif
laser He-Ne Guide canal saphir dopé Ti3+ Objectifs de Microscope Bon confinement de la lumière selon les directions horizontale et verticale Pertes de l=632.8 nm: 0.7 dB/cm (sans recuit après implantation)

16 Propagation dans le Guide Canal Enterré Dispositif actif
laser Ar+ Guide canal saphir:Ti3+ Objectifs de microscope Spectre d’émission comparable à celui du matériau massif

17 Fluorescence dans le Guide Canal Enterré Dispositif actif
Rendement de fluorescence relativement faible Pertes de l=785 nm: 4.9 dB/cm

18 Fluorescence dans le guide canal enterré Distribution d’intensité
= nm = 785 nm Le mode IR, de plus grande dimension, se propage davantage dans les zones endommagées

19 Mesures des pertes de propagation
MM Pout,m = Pin - Lprop - Lcoup,s - Lcoup,m Pout,s = Pin - Lprop - 2 Lcoup,s SM SM WG  Lprop = Pin + Pout,s - 2 Pout,m =

20 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