Filtrage ultra-sélectif obtenu en incidence normale indépendamment de la polarisation Bibliographie: F. Lemarchand, A. Sentenac, and H. Giovannini, Opt.

Présentation au sujet: "Filtrage ultra-sélectif obtenu en incidence normale indépendamment de la polarisation Bibliographie: F. Lemarchand, A. Sentenac, and H. Giovannini, Opt."— Transcription de la présentation:

1 Filtrage ultra-sélectif obtenu en incidence normale indépendamment de la polarisation Bibliographie: F. Lemarchand, A. Sentenac, and H. Giovannini, Opt. Lett, 23, 1149, (1998) A.-L. Fehrembach and A. Sentenac Appl. Phys. Lett., 86, 121105, (2005) A.-L. Fehrembach, A. Talneau, O. Boyko, F. Lemarchand and A. Sentenac Opt. Lett., 32, 2269, (2007) O. Boyko, F. Lemarchand, A. Talneau, A.-L. Fehrembach,and A. Sentenac, « Ultra-sharp polarization-independent optical resonances in dielectric gratings at oblique incidence » soumis octobre 2007 http://www.fresnel.fr/perso/foreac/ CARACTERISATION optique et géométrique des composants fabriqués à 1550nm FABRICATION des filtres conçus: lithographie électronique trous de différents taille + composants larges ( 1 mm de côté)  processus de fabrication délicat Dépôt PMMA  Ecriture e-beam  Leica EBPG5HR-100kEv  Développement PMMA  Gravure SiO 2 SiO 2 gravé PMMA développé Objectif: réaliser des filtres performants à 1550nm, présentant une largeur spectrale de l'ordre du dixième de nanomètre, fonctionnant en incidence oblique, indépendamment de la polarisation démontrer l'intérêt des réseaux résonnants pour atteindre ces performances ultimes et ouvrir une nouvelle voie au filtrage optique en espace libre, habituellement réalisé avec des Fabry- Pérot. réseau résonnant: structure hybride composée d'un empilement diélectrique ( rôle de guide d'onde plan) + structuration périodique sub- longueur d'onde ( rôles de réseau coupleur et de cristal photonique) peu de réalisations expérimentales, et uniquement pour des filtres fonctionnant en incidence normale, avec une faible tolérance angulaire existence de solutions théoriques permettant d'atteindre l'objectif, mais avec des structurations périodiques complexes, à la limite des performances technologiques actuelles Institut Fresnel Laboratoire de Photonique et de Nanostructures 1.52661.52681.5271.52721.52741.5276 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 (µm) R Rs Rp 5.455.55.555.65.655.75.755.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1  (°) R Rs Rp CONCEPTION de filtres répondant aux contraintes énoncées (méthode numérique rigoureuse: méthode modale de Fourier) Incidence oblique (6°) Tolérance angulaire optimisée Profondeur des trous: 220nm SiO 2 air 257nm170 nm 347nm 880 nm LPN Olga Boyko, Fabien Lemarchand, Anne Talneau, Anne-Laure Fehrembach et Anne Sentenac Observations : forme des profils spectral et angulaire conforme à celle attendue largeurs angulaires et spectrales multipliées par deux par rapport à la théorie transmission à la résonance de 18% (inc. normale) et de 50% (inc. oblique) au lieu de 0 en théorie causes possibles: divergence du faisceau (tolérance angulaire faible), pertes par diffusion (inhomogénéité des trous) longueur d’onde de centrage décalée incertitude de mesure sur les indices et les épaisseurs des couches de ± 1% ; incertitude de 10nm sur la longueur d’onde de centrage différence entre les diamètres des trous mesurés et demandés de l’ordre de 10nm quasiment aucune influence sur les propriétés du filtre Incidence normale Incidence oblique Choix des épaisseurs de l’empilement (3 couches: anti-reflet, modes guidés) Matériaux: SiO2 / Ta2O5 à 1550 nm Choix du motif en fonction des propriétés désirées Incidence normale Incidence oblique Idée générale: excitation de 2 modes guidés pour chaque polarisation  obtenir un point d’intersection des relations de dispersion pour une et un  donné