Depuis l'avènement de la fibre optique, l'utilisation de guides d'onde pour le transport d'information sur de grandes distances est rendue chose commune. Toutefois, ces fibres ne sont pas conçues pour le transport sur de courtes distances. Le problème vient du fait que la fibre ne peut pas être pliée trop fortement, sinon la lumière du cœur fuit et la fibre risque également de briser. Dans l'optique de la miniaturisation des composants, une nécessité est d'avoir une diminution des rayons de courbures tolérées par les guides d'onde, ce qui signifie aussi une maximisation du changement d'indice de réfraction entre le cœur et la gaine afin que la lumière soit guidée. L'inscription de guides d'onde par laser femtoseconde permet de modifier l'indice de réfraction d'un matériau transparent en profondeur. Le guide d'onde peut suivre une courbure alors que le matériau ne subit aucune déformation, ce qui règle le problème de bris des fibres optiques. Toutefois, le cœur des fibres optiques est généralement circulaire alors que celui des guides inscrits tend à être elliptique. Cela est dû à la physique de la propagation d'un faisceau gaussien et aux effets non-linéaires engendrés par la forte intensité nécessaire pour l'inscription. Ce désaccord entre les fibres et les guides inscrits créés des pertes lorsque de a lumière passe d'un guide à l'autre, donc il est préférable que le cœur du guide inscrit soit autant circulaire que possible. La technique d'inscription de guides d'ondes par laser pulsé femtoseconde utilisée dans le cadre de ce mémoire est la seule qui permet l'inscription de composants optiques en trois dimensions, ce qui est très pratique dans le but de maximiser leur densité. Toutefois, l'aspect tridimensionnel amène un défi supplémentaire puisqu'il est nécessaire de corriger l'aberration sphérique en fonction de la profondeur d'inscription. Sinon l'aberration sphérique tend à rendre les guides d'avantage elliptiques. Ce mémoire portera ainsi sur l'interaction laser-matière qui permet la modification de l'indice de réfraction, le montage expérimental utilisé pour y parvenir, les différentes méthodes utilisées pour contrôler l'aberration sphérique ainsi que les guides inscrits et les coupleurs obtenus avec ces mêmes guides. / Since the advent of optical fiber, the use of waveguides for the transport of information over large distances has become common. However these optical fibers are not made for short distance communication. The problem arises from the fact that it cannot be bent too tight otherwise light will leak out and the fiber might also break. In order to miniaturize optics, it is necessary to minimize the minimum bend radii waveguides can have while still guiding light which also means the refractive index contrast between the core and the cladding of the waveguide must be maximized. Direct waveguide writing using a femtosecond pulsed laser enables the modification of transparent material in depth. Another advantage of this technique is that the waveguide can follow a curvature while the material has no deformation which solves the problem of optical fibers breaking. However the core of optical fibers is usually circular whilst written waveguides tend to be elliptical. It is due to the physic of propagation of a Gaussian beam and non-linear effects caused by the high intensity needed for waveguide writing. This mismatch between written waveguides and fibers cause losses when light pass from fiber to written waveguides or vice versa so it is important to maximize the circularity of written waveguides. The technique used for waveguide writing using a pulsed laser in this master is the only one that permits waveguides to move in three dimensions which is really useful in order to maximize the density of waveguides. This three-dimensional aspect, however, does bring challenges because it is important to correct spherical aberration which is dependent on the writing depth. The spherical aberration tends to cause ellipsity in the waveguide which is unwanted. This masters will review laser-mater interaction which permits a refractive index change in the material, the experimental setup used to do so and the different techniques used to minimize spherical aberration. Once the writing recipe has been found for waveguides, they will be used to write optical couplers. These waveguides could also be used to form other optical components such as ring resonators.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/153623 |
| Date | 14 November 2024 |
| Creators | Pouliot, Samuel |
| Contributors | Vallée, Réal |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xii, 71 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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