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Optimisation de masques de phase pour l’exposition de réseaux de Bragg à périodes variables sur fibre optique.

Vinchon, Pierre (2015). Optimisation de masques de phase pour l’exposition de réseaux de Bragg à périodes variables sur fibre optique. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 110 p.

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Résumé

Les Réseaux de Bragg (RDB) sur fibre optique sont des composants essentiels dans les systèmes de télécommunication actuels. Ceux-ci permettent de manipuler différentes longueurs d’onde et de les faire voyager dans la même fibre optique puis de les extraire pour retrouver le signal d’origine. Il est même possible de rétablir un signal déformé par la dispersion chromatique lors de sa propagation sur des milliers de kilomètres en utilisant des réseaux à périodes variables. La fabrication de tels réseaux par la méthode des masques de phase nécessite de relever de nombreux défis. L’exposition de Réseaux De Bragg (RDB) par masque de phase utilise les propriétés diffractives d’un réseau (pas typique diffractives d’un réseau (pas typique < 1 μm) inscrit en relief dans un masque de Quartz transparent afin de générer un patron d'interférence par diffraction d’un faisceau laser incident. Ce sont ces motifs nanométriques qui contrôlent l’atténuation de la diffraction de l’intensité laser dans l’ordre 0 par interférences destructives et l’uniformité de l’intensité du patron d’interférence qui imprime un changement d’indice dans la fibre optique placé en arrière. Par conséquent un strict contrôle des dimensions du réseau sur le masque est nécessaire afin d’obtenir au final un RDB sur fibre optique répondant aux exigences des télécommunications. La fabrication de RDBs hautement dispersifs (>5000 ps/nm) pour la compensation de la dispersion chromatique serait alors souhaitable. Au cours de ce travail de maitrise, des codes Matlab ont été développés afin de déterminer les paramètres cruciaux régissant les performances des masques de phases et des RDBs exposés ainsi sur fibre optique. On définit trois paramètres cruciaux qui sont (i) la profondeur des motifs dans le masque (ii) le rapport largeur de ligne sur période (iii) la verticalité des parois. Par la suite, la combinaison de la lithographie électronique et de la gravure par plasma a permis la définition précise de réseaux de Bragg dans un masque en Quartz. Les réseaux sont définis sur une résine électro-sensible par lithographie électronique. Le transfert rigoureux des motifs dans le Quartz est par la suite effectué par gravure par plasma. De cette façon, une grande versatilité est disponible dans le design des motifs qui peut être exploitée pour la réalisation de réseaux de Bragg à période variable. Nous avons pu obtenir un contrôle précis de la profondeur des motifs (de l’ordre de centaines de nanomètres) et de la verticalité des parois, paramètres cruciaux qui influencent fortement la qualité des réseaux exposés par la suite. Les masques de phases ainsi fabriqués ont été par la suite utilisés pour exposer les RDB sur des fibres optiques avec notre partenaire O/E Land Inc. et en collaboration avec Prof. Sophie Larochelle du Centre d’Optique, photonique et Laser (COPL) à l’université Laval, Québec. Lors de l’exposition de réseaux non-uniformes, il ressort que l’énergie utilisée lors de l’exposition doit être adaptée au design du réseau à exposer. Ceci concorde avec nos simulations Matlab qui indiquent effectivement une dépendance des caractéristiques optiques des réseaux à pas variables à la force du réseau. On retient que l’exposition d’un RDB avec un faible pas variable nécessite une faible énergie afin d’obtenir les valeurs de dispersion et de bande passantes attendues. Ainsi un RDB de longueur 15 cm avec un pas de 0.0125 nm/cm a permis d’obtenir une dispersion supérieur à 5000 ps/nm avec une bande passante de 0.22 nm.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Chaker, Mohamed
Mots-clés libres: masques de phase; réseaux de Bragg à périodes variables; fibre optique; lithographie électronique; gravure par plasma
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 06 avr. 2016 20:25
Dernière modification: 06 avr. 2016 20:25
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/3365

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