CA2479986A1

CA2479986A1 - Fabrication de guides d`onde optique par ablation laser

Info

Publication number: CA2479986A1
Application number: CA 2479986
Authority: CA
Inventors: Vincent F. Treanton
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-14
Also published as: US20080264910A1; WO2006029495A1

Abstract

Cette demande de brevet a pour objet une méthode de fabrication de guides d'ondes plans par laser. Des rainures sont formées par ablation laser et le couplage de deux rainures réalise un guide d'oncle. Ce procédé permet de fabriquer des guides d'ondes plan rapidement et à faible coût comparativement aux technique existantes, Cette technique permet également d e réaliser des guides d'ondes dans des matériaux où il est difficile présentement de le faire.

Description

DESCRIPTION
Le domaine de la photonique est en plein développement depuis 30 ans et répond à de nombreux besoins principalement en télécommunications. Initia-lement, les composants optiques utilisés étaient basés sur la fibre optique pour ses faibles pertes, sa facilité à la fusion et son faible coût. Néanmoins, les be-soins récents d'une intégration avec d'autres composants optoélectroniques et la nécessité de produire en grande quantité des composants de plus en plus complexes tout en respectant des contraintes d'espace, ont concouru au développement d'une nouvelle classe de guides d'ondes optiques : les guides plans. Ces derniers ont pour avantages d'intégrer composants actifs et passifs sur le même support, d'être manufacturables en grande quantité réduisant ainsi les coûts et de permettre une densification des composants. Malheureu-sement, cette technologie nécessite un investissement en matêriel très coûteux avec des installations spécialisées tout en présentant intrinsèquement des pertes plus élevées que les fibres optiques.
La présente invention consiste en une nouvelle technique de fabrication de guides d'ondes optiques plans par laser et propose une solution originale aux problèmes précédemment évoqués. Cette invention peut potentiellement donner un second soufl3e à ce domaine.
D'autres techniques de fabrication par laser ont été proposées depuis quelques années, mais l'ob,~et de cette demande de brevet utilise une ap-proche totalement différente. Il a été proposé, dans un premier temps, d'uti-liser l'écriture directe de guides par laser ultraviolet mais cette technique est limitée au matériaux fortement photosensibles ce qui empêche son utilisation dans la plupart des matériaux présentant des nonlinéarités. Plus récemment, il a été proposê d'utiliser un laser femtoseconde générant des impulsions ultra-brèves : cette approche permet l'écriture dans une vaste gamme de matériaux mais elle modifie aussi la structure du matériau utilisé ce qui est indésirable pour la plupart des applications alors que le profil du guide ainsi créé est asymétrique et irrégulier augmentant les pertes de couplage avec une fibre optique. Qui plus est, cette technique endommage le matériau en créant une dépression au lieu de l'irradiation ce qui compliquera considérablement le dépôt de couches subséquentes.
L'invention que nous proposons est totalement différente des technologies précédemment décrites. En effet, plutôt que d'écrire le guide d'onde lui-même par un changement d'indice de rëfraction du matériau ou tout autre moyen, nous gravons le matériau à l'aide d'un laser de façon à réaliser des rainures de part et d'autre de ce qui deviendra le coeur du guide. La laxgeur et la profon-deur de ces rainures peuvent être contrôlées en modifiant le profil spatial du faisceau laser et en choisissant adéquatement Ies paramètres expérimentaux.
De façon inhérente à cette approche, la plupart des matériaux employés en photonique peuvent être gravés, qu'ils soient amorphes ou cristallins :
ceci est de grande importance car il est présentement impossible de réaliser des guides d'onde optiques dans de nombreux matëriaux présentant toutefois des propriétés optiques intéressantes. Cette technique ne nécessite pas l'emploi de masques de photolithographie coûteux qui doivent être changés pour obtenir des composants différents mais, en plus, dû à sa très grande simplicité, la réalisation des guides d'onde aptiques est très rapide car elle ne nécessite qu'une seule étape. Bien entendu, différents lasers doivent être utilisés pour réaliser ces gravures selon la nature du matériau utilïsé car la technique proposée repose sur l'absorption de l'énergie lumineuse par le matériau insolé
et qui provoque son ablation. Cette approche permet également de réduire les pertes de propagation dans les guides car Ies parois des rainures sont lisses puisque Iors de l'ablatïon le matériau est chauffé : ceci permet sa diffusion et la création de cette surface plus Iisse.
Cette technique ne modifiant pas la structure et l'indice du matériau tout en maintenant l'intégrité des surfaces, s'avère particulièrement appro-prié pour l'écriture de guides dans des matëriaux présentant de fortes non-linéarités ou encore dans lesquels on peut induire des nonlinéarités. En effet, les nonlinéarités présentes sont influencés par les paramètres précédemment mentionnés. Ce domaine est très prometteur car il peut déboucher sur la création de composants optiques actifs ou la fonction du composant peut

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Claims

1. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques qui consiste à
irradier un matériau avec un laser de puissance et de longueur d'onde appropriées afin de graver le dit matériau sur une profondeur suffisante pour créer un guide d'onde optique.

2. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 qui repose sur l'ablation du matériau par laser pour réaliser des rainures séparées d'une distance adéquate et jumelées deux à deux pour former un guide d'onde optique.

3. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 et 2 où l'indice de réfraction du matériau et son profil d'indice sont inchangés.

4. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1,2 et 3 où la structure du matériau est inchangée, qu'elle soit amorphe ou cristalline.

5. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 à 4 où le matériau à graver n'est pas nécessairement photosensible.

6. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 à 5 où la forme du guide est ajustable en modifiant le profil spa-tial du faisceau laser ainsi que le temps d'exposition et la puissance incidente.

7. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 à 6 où l'emploi de la photolithographie n'est pas nécessaire.

8. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 à 7 où les pertes du guide créé sont faible dû à la diffusion du matériau.

9. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 à 8 où le fini de surface du matériau est préservé.

10. Une technique de fabrication de guides d'onde optiques telle que décrite en 1 à 9 permettant la création de guides d'onde optique dans des matériaux cristallins ou amorphes.