FR2697642A1 - Méthode de fabrication de réseaux de diffraction de Bragg. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une méthode de fabrication de réseaux de diffraction de Bragg. Elle consiste dans un milieu optique à disposer un masque de réseaux de diffraction de phase en verre de silice parallèlement tout près d'un milieu optique photosensible et à appliquer à travers le masque un faisceau de lumière collimatée au milieu.
Description
La présente invention concerne des milieux optiques, tels que des fibres
optiques, et, plus particulièrement, une méthode pour y
fabriquer des réseaux de diffraction de Bragg.
Certains guides d'ondes à fibre optique présentent la propriété de photosensibilité qui fournit un moyen pratique de photoinduire des changements permanents d'indice de réfraction dans le coeur de ces fibres optiques La photosensivité n'est pas limitée aux structures à fibres; on l'a aussi détecté dans plusieurs types de structures de verre planaire, y compris par exemple des dispositifs de guides d'ondes de silice sur silicium et de silice à ions implantés. La fabrication de dispositifs à guides d'ondes, tels que les réseaux de diffraction de Bragg réfléchissant intra-mode, les réseaux de diffraction convertisseur de mode, et on a obtenu des rotateurs à oscillation L'approche générale pour faire ces dispositifs consiste à photoinduire un réseau de diffraction d'indice de réfraction dans le coeur photosensible du guide d'ondes optiques Le réseau de diffraction consiste en une modulation périodique de l'indice de réfraction du coeur le long de la longueur du guide d'ondes La période de la perturbation est choisie pour ponter la désadaptation (constante de propagation) entre les deux modes (normalement liés) que le réseau de diffraction est prévu de coupler A la longueur d'onde de résonance de la structure, on peut avoir entre les modes couplés un échange de puissance efficace et
adapté en phase.
Il y a deux méthodes de base utilisées pour photoinduire des réseaux de diffraction dans des guides d'ondes à fibre optique photosensible: soit par inscription interne, soit par inscription externe On utilise habituellement pour l'inscription interne un procédé holographique dans lequel les modes à coupler sont lancés comme des modes liés cohérents du guide d'ondes et peuvent permettre de modifier par un procédé d'absorption de deux photons l'indice de
réfraction du coeur du guide d'ondes (c'est-à-dire formant l'holo-
gramme) Le lancement suivant d'un mode "reconstruit" l'autre La
longueur d'onde d'activation pour inscrire les réseaux de dif-
fraction à l'intérieur de verre à haute teneur en silice, dopée au germanium, est dans la bande visible (par exemple aux longueurs d'onde d'un laser à l'ion argon de 514,5 et de 488,0 nm) avec de
l'énergie correspondant à deux photons dans la bande des ultravio-
lets L'inscription externe utilise de la lumière UV directement (pour une fibre à haute teneur en silice, dopée au germanium, de la lumière UV accordé sur ou au voisinage de la bande d'absorption de vacance d'oxygène, à 240 nm) incidente par le côté sur le guide d'ondes optique On peut faire l'inscription externe point par point pour des réseaux de diffraction convertisseurs de mode ou en
utilisant l'interférence holographique de deux faisceaux UV cohé-
rents pour des rétroréflecteurs de Bragg.
Les réseaux de diffraction d'indice ont été les premiers inscrits dans des fibres optiques en utilisant une technique décrite
par K O Hill et al et publiée dans le brevet américain 4 474 427.
Le procédé requiert le lancement dans le coeur d'un toron de fibres, dopé au Ge de la lumière ayant une longueur d'onde dans la région visible La lumière est réfléchie par l'extrémité de la fibre La lumière se propageant vers l'avant interfère avec la lumière se propageant vers l'arrière pour former un motif d'ondes stationnaires dont la période correspond à la moitié de la longueur d'onde de la lumière d'inscription Par effet photosensible dans la fibre, un réseau de diffraction d'indice de réfraction de cette période est inscrit dans le coeur de la fibre Avec cette technique, on ne peut fabriquer que des réseaux de diffraction avec de la lumière réfléchie ayant des longueurs d'onde proches de la lumière d'inscription. Un perfectionnement à cette technique d'insription d'un réseau de diffraction a été décrit par Glee et ai dans le brevet américain 4 807 950 Dans ce procédé, les réseaux de diffraction sont produits dans la fibre en l'illuminant de côté avec une radiation UV cohérente qui a une longueur d'onde de 245 nm En utilisant une technique à deux faisceaux, on établit un motif d'interférence le long de la longueur de la fibre La période du motif est commandée en contrôlant l'angle entre les faisceaux qui interfèrent Ainsi, on peut inscrire des réseaux de diffraction d'indice dans la fibre qui réfléchiront de la lumière à de nombreuses longueurs d'onde plus grandes. Un autre perfectionnement aux méthodes ci-dessus mentionnées pour inscrire des réseaux de diffraction dans des fibres optiques est la technique d'inscription point à point, qui est décrite dans le brevet américain 5 104 209 Dans ce brevet, est décrite une technique point à point d'inscription de réseau de diffraction dans des fibres, dans laquelle chaque distorsion d'indice dans le réseau de diffraction est photoinduite individuellement à travers un masque à fente. Les principaux inconvénients des techniques de fabrication des réseaux de diffraction décrites dans le premier brevet font que l'on ne peut faire que des réseaux de diffraction ayant une période semblable à celle d'une demi longueur d'onde de la lumière d'inscription Le deuxième brevet décrit une méthode d'inscription de réseau de diffraction ayant un pas différent Cependant la technique nécessite une source laser UV ayant un haut degré de cohérence spatiale et temporelle Ces sources laser sont des lasers de recherche qui sont chers et ont de faibles efficacités d'inscription, et ne conviennent pas pour une utilisation dans un environnement de fabrication De plus, la technique ne donne pas une souplesse complète dans l'inscription de réflecteurs de Bragg
apodisés ou de réflecteurs de Bragg pépiés.
La méthode d'inscription point par point est une technique efficace pour l'inscription de réseau de diffraction à période peu précise dont on a besoin dans des convertisseurs spatiaux et de mode de polarisation Cependant, cette technique n'est pas pratique pour l'inscription de réseau de diffraction de Bragg Dans le cas de réseau de diffraction de Bragg, l'inscription de chaque distorsion d'indice néccessite individuellement une grande précision dans la translation de la fibre optique devant la fente Un inconvénient plus sérieux est la manière séquentielle de l'inscription des
distorsions d'indice qui forment le réseau de diffraction de Bragg.
Ce procédé d'inscription a besoin d'un très long temps d'exposition pour fabriquer un seul concertisseur de Bragg Le brevet américain n O 5 104 209 propose de surmonter ce problème en utilisant des
masques de fente pour permettre l'inscription de plusieurs distor-
sions d'indice en une seule opération.
Dans la présente invention, le réseau de diffraction d'indice est imprimé dans le coeur de la fibre optique en utilisant un masque de réseau de diffraction de phase de verre de silice spécialement prévu La masque de phase est maintenu très près de la fibre optique L'irradiation laser du masque de phase par de la lumière UV à l'incidence normale imprime (photoinduit) dans le coeur de la
fibre optique le motif d'interférence créé par le masque de phase.
La présente invention améliore la technique d'inscription point par point en utilisant un nouveau masque de fente pour imprimer les réseaux de diffraction de Bragg dans les fibres optiques et les
guides d'onde planaire La méthode est une technique non holographi-
que pour l'inscription de rétroréflecteurs de Bragg et est particulièrement applicable à une fibre optique photosensible, mais la méthode s'applique aussi aux structures de guides d'onde planaires. Suivant un exemple de réalisation de l'invention, une méthode de fabrication de réseau de diffraction de Bragg dans un milieu optique consiste à disposer un masque de réseau de diffraction de phase en verre de silice parallèlement tout près d'un milieu optique photosensible et à appliquer un faisceau de lumière collimatée au
milieu à travers le masque.
Suivant un autre exemple de réalisation, on utilise un masque à fente de réseau de diffraction de phase pour moduler spatialement la phase d'un faisceau UV (par exemple, provenant d'un laser excimer) avec un pas l a" 3 g, o O\Bags est la longueur d'onde de résonance ?r Effective-' désirée pour couplage rétro-réflecteur, intra-mode dans la fibre et
Il Effective est l'indice efficace des modes couplés à Uroj 3.
Suivant un autre exemple de réalisation, un masque de réseau de diffraction consiste en une tranche de verre de silice qui a des ondulations parallèles à sa surface formant un motif de relief de surface.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description
détaillée ci-dessous, en relation avec les dessins suivants, dans lesquels: la Fig 1 est un schéma d'un appareil photolithographique pour photoimprimer un réseau de diffraction de Bragg d'indice de réfraction dans un guide d'ondes de fibre optique photosensible, les Figs 2, 3, 4 et 5 illustrent des schémas supplémentaires d'un appareil photolithographique pour photoimprimer un réseau de diffraction de Bragg dans une fibre optique, et la Fig 6 est un graphique d'une réponse spectrale d'un réseau de diffraction de Bragg fabriqué avec une source laser UV et
utilisant la photolithographie de masque de phase.
Un masque à fente de réseau de diffraction de phase 1 est utilisé dans un appareil photolithographique et est placé en contact ou très près d'une fibre optique 3, avec ses striations de réseau de diffraction 5 (montrées dans la vue agrandie 6 du masque) dirigées perpendiculairement ou presque perpendiculairement à l'axe de la fibre Un faisceau de lumière UV 7 provenant d'un laser approprié, un laser excimer Kr F ( 249 nm) dans un prototype qui a marché, passe à travers le masque 1 par lequel il est spatialement modulé en phase et diffracté pour former un motif d'interférence 9 A latéralement (pas de réseau de diffraction de Bragg) et le long de la direction 9 B du faisceau laser incident (pas de Talbot) comme le montre la vue
agrandie 11 du coeur de la fibre.
De préférence, le masque à fentes consiste en une structure dimensionnelle de relief de surface, comme montré en 6, fabriqué dans un transparent plat en silice fondue de grande qualité à la radiation laser excimer Kr F La forme du motif périodique en relief de surface du masque de phase approche, de préférence, une onde carrée, vue de profil comme le montre la Fig 6 L'amplitude du motif périodique à relief de surface est choisie pour moduler des
7 + 2)tnradians (n= 0, 1, 2, 3,) la phase du faisceau lumineux UV.
Dans un prototype de masque de phase qui a bien marché pour un faisceau laser excimer Kr F, l'amplitude A du motif à relief de surface est donnée par 47 Vr(sitce -1) A = Jr, o X est la longueur d'onde de la lumière utilisée pour l'inscription (photo-induction) d'une modification d'indice dans le milieu optique et N s est l'indice de réfraction de la silice utilisée dans la fabrication du masque Ce choix d'amplitude de réseau de diffraction à relief de surface entraîne un motif de diffraction de réseau de diffraction pour la longueur d'onde prévue qui annule le faisceau (passant) diffracté d'ordre zéro En pratique, le faisceau 13 d'ordre zéro a
été supprimé à moins de 5 % de la lumière diffractée par le masque.
Les faisceaux principaux 15, qui excitent le masque, sont les ordres divergents plus un ou moins un, dont chacun contenait pratiquement
plus de 35 % de la lumière diffractée.
Les distorsions du masque n'ont pas besoin d'être formées sur une onde carrée Par exemple, les masques de réseau de diffraction de phase à relief de surface annulée d'ordre zéro comportant des distorsions de forme sinusoïdale seraient également utiles dans les
applications de l'invention.
Pour fabriquer des réseaux de diffraction de Bragg d'une longueur supérieure au masque de phase, on peut utiliser un procédé d'arrêt et de répétition Dans ce procédé, le masque (ou la fibre) est translaté exactement d'une distance qui correspond à la longueur
de motif de franges telle que les réseaux de diffraction photoimpri-
més suivants réfléchissent en phase avec le réseau de diffraction
photoimprimé auparavant.
Il faut noter que la période principale du motif de diffraction de Bragg est indépendante de la longueur d'onde Donc, en principe, on peut inscrire un réseau de diffraction de Bragg avec une source collimatée à bande large, tant que le coeur du guide d'ondes n'est pas situé trop loin du masque de phase pendant l'inscription et la largeur du spectre combiné de la source et de la bande photosensible de la matière du guide d'ondes n'est pas plus grande que la largeur
de bande d'annulation pour le faisceau diffracté d'ordre zéro.
Pour la photoimpression de réflecteurs de Bragg, le placement préféré des striations du réseau de diffraction de phase est perpendiculaire à l'axe de la fibre Des réseaux de diffraction d'indice inclinés peuvent être photoimprimés en faisant faire aux striations du réseau de diffraction de phase un angle avec l'axe de la fibre Ces structures de réseau de diffraction d'indice sont utiles pour coupler de la lumière guidée par le coeur hors de la
fibre et dans l'espace libre.
Il faut noter que l'exemple préféré de réalisation comporte des striations du réseau de diffraction de phase à relief de surface en face de la fibre Cette disposition n'est pas nécessaire pour le réseau de diffraction de phase pour qu'il module en phase le faisceau UV Une disposition avec les striations faisant face en
s'écartant des fonctions de la fibre marche aussi.
Des réseaux de diffraction dans lesquels la modulation de phase est produite par une modulation d'indice de réfraction plutôt que par une modulation du relief de surface fonctionnent aussi Par
7 2697642
exemple, les striations 5 du masque montrées dans l'agrandissement 6 de la Fig 1 peuvent être remplies de matériau en verre ayant un indice de réfraction différent de celui des régions environnantes,
produisant des indices de réfraction alternés.
Afin de tester les performances de l'appareil photolithographi- que, on a décrit la photoimpression d'un réseau de diffraction de Bragg de réfraction, on a choisi deux fibres optiques connues pour être très photosensibles La première a été une fibre à polarisation maintenue de type D standard de la société Andrew Corporation, optimisée pour 1300 nm (coupure = 960 nm, longueur de battement LB = 1,02 cm à 1292 nm, An coeur/gaine = 0,031 et dimension de coeur elliptique 1,5 x 3 micomètres) mais qui néanmoins présente une perte suffisamment faible à la longueur d'onde de résonance de Bragg à 1531 nm que l'on utilise dans les expérimentations Cette fibre a un coeur qui est fortement dopé avec du germanium par rapport à une fibre de télécommunication standard; les fibres dopées au germanium sont généralement photosensibles En particulier, on a rapporté que la fibre de type D d'Andrew était fortement photosensible (on a mesuré des modifications d'indice de réfraction photoinduites non saturées de l'ordre de 6 xl O), un attribut lié à sa concentration en dopant au germanium relativement élevé La seconde fibre a été obtenue de la société AT&T Bell Laboratories et avait une formule spéciale pour être fortement photosensible Les expériences ont confirmé que la fibre de AT&T était plus photosensible que la fibre
de type D dans les conditions qui prévalaient dans les expériences.
La source UV que l'on a utilisée dans les expériences était un laser excimer Kr F lumonics non modifié fonctionnant à 249 nm ayant une section de faisceau de 0,7 x 2 cm, une durée d'impulsion de 12 nsec et un taux de répétition d'impulsions de 50 Hz La densité d'énergie non focalisée par impulsion était de 100 m J par cm 2 Un tel laser produit un faisceau de faible cohérence quand aucune précaution n'est prise soit pour verrouiller l'injection, soit pour filtrer spatialement le faisceau La seule optimisation entreprise dans la préparation pour l'inscription d'un réseau de diffraction de Bragg fut de placer le réseau de diffraction de masque de phase avec ses striations parallèles à la dimension longitudinale de la section du faisceau car on a déterminé expérimentalement que la cohérence spatiale est meilleure pour cette disposition que pour un placement perpendiculaire. L'inscription réussie avec des faisceaux à faible cohérence fut un test important de réalisation de la présente méthode de photoinduction de réseau de diffraction de Bragg photolithographi- que Un avantage de la photolithographie de réseau de diffraction de Bragg tient à ce qu'elle offre un moyen de fabrication de plusieurs dispositifs en parallèle, qu'elle permet l'utilisation de sources laser industrielles, éprouvées et de forte fluence, et qu'elle
simplifie les procédures d'alignement en fabrication.
Le réseau de diffraction de phase utilisé dans la méthode prototype réussie fut un dispositif à relief de surface fabriqué sur un plat de silice fondue de grande qualité optique La période du réseau de diffraction fut approximativement 1060 nm avec un faisceau diffracté d'ordre zéro de 249 nm annulé de moins de 5 % et de 37 % de lumière transmise dans chacun des faisceaux diffractés de plus un et moins un Le réseau de diffraction mesurait 1 mm La période du réseau de diffraction de Bragg photoinduit avec le plat fut de 530 nm avec pour résultat une longueur d'onde estimée de résonance de Bragg dans un guide d'ondes de silice fondue de grande qualité (indice de réfraction = 1,46) de 530 x 2 x 1,46 = 1549 nm On a
observé expérimentalement un résonance à 1531 nm.
Le niveau de fluence par impulsion utilisé pour l'exposition du réseau de diffraction de Bragg fut augmenté de 100 à 200 m J/cm par focalisation modérée du faisceau laser excimer, en utilisant une lentille cylindrique alignée avec l'axe du cylindre parallèle à la fibre Les temps d'exposition pratiques sont de quelques minutes avec des niveaux de fluence de 1 joule/cm par impulsion et des taux d'impulsions de 50 ppc La réflectivité du réseau de diffraction de
Bragg photoinduit augmente rapidement au début du procédé d'exposi-
tion, puis sature ensuite à une valeur en rapport avec le niveau de la fluence incidente par impulsion Un niveau de fluence plus élevé par impulsion augmente, dans quelques limites, la réflectivité saturée du réseau de diffraction de Bragg résultant Cependant, au-dessus d'un certain niveau de fluence, on obtient un pic de
réflectivité et une photoexposition suivante entraîne une réflecti-
9 2697642
vité réduite et, en même temps, la forme de la réponse en longueurs d'ondes du réseau de diffraction de Bragg change de manière significative en développant, par exemple, un creux pour la longueur
d'onde centrale de la réponse.
Il faut noter qu'une lentille ou des lentilles peuvent être utilisées pour augmenter le niveau de fluence Par exemple, un
exemple de réalisation est montré à la Fig 2.
Une source de lumière 19 est focalisée par une lentille cylindrique 19 vers le coeur 23 d'une fibre optique 25, à travers un masque à fente de réseau de diffraction de phase 27 dont la face 29 contient les striations du réseau de diffraction faisant face à la fibre. Dans un autre exemple de réalisation de l'invention montré à la Fig 3, un filtre d'amplitude spatial 37 est placé devant le masque de phase 27 Le filtre 37 modifie le profil d'intensité 39 du faisceau UV de manière qu'il varie le long de la longueur du réseau de diffraction de phase de façon prédéterminée Le profil 39 indique, par exemple, un faisceau UV avec un profil d'intensité gaussien L'illumination du réseau de diffraction de phase avec le
faisceau UV 19 entraîne comme avant un motif d'interférence.
L'enveloppe des franges d'interférence a cependant le même profil d'intensité le long de la longueur de la fibre comme le profil d'intensité du faisceau UV Les régions de grande intensité entraînent une modification d'indice de réfraction photoinduite plus grande que les régions de faible intensité Ainsi, on peut former un réseau de diffraction d'indice dans une fibre dont la densité de couplage varie d'une façon prédéterminée le long de la longueur de
la fibre.
Dans un autre exemple de réalisation de l'invention montré à la Fig 4, on utilise un réseau de diffraction de phase 41 dans lequel la période du réseau de diffraction varie le long de la longueur du réseau de diffraction de façon prédéterminée pour former un réseau de diffraction "chirpé" L'irradiation du réseau de diffraction de phase "chirpé" par de la lumière UV 19 photoimprime un réseau de diffraction d'indice (réflecteur) dans le coeur de fibre 23 qui est aussi "chirpé" La réponse spectrale du réflecteur de Bragg "chirpé" est plus large que celle d'un réflecteur de Bragg résonnant à une 1.0
seule longueur d'onde.
L'utilisation simultanée des deux exemples de réalisation des Figs 3 et 4 module spatialement la phase et l'amplitude du faisceau UV permettant la commande indépendante respectivement de la fréquence de résonance et de la force de résonance le long de la longueur du réflecteur de Bragg Cette possibilité permet la synthèse de caractéristiques de réponse spectrale utiles, telle
qu'un réflecteur de Bragg apodisé.
La Fig 5 montre un exemple de réalisation de l'invention dans lequel la lentille est placée entre le masque 27 et le filtre optique 25 Un bloqueur opaque 33 est placé entre le masque et la lentille pour bloquer le faisceau de lumière d'ordre zéro 35 Des bloqueurs de faisceau opaques 36 sont aussi placés entre le masque et la lentille pour bloquer la lumière diffractée dans des faisceaux d'ordre supérieur au premier ordre Les ordres plus un et moins un
de la lumière passent à travers la lentille.
L'avantage de cet exemple de réalisation est que seuls les faisceaux diffractés de premier ordre sont utilisés pour former les
franges d'inférence et on obtient des franges fortement contrastées.
Un autre avantage est qu'on peut utiliser la lentille pour réduire la dimension de l'image du motif de franges Ainsi, des lentilles qui produisent différentes réductions d'image photoimprimeront des réseaux de diffraction de Bragg ayant différentes fréquences de résonance à partir du même réseau de diffraction de phase Le pas du réseau de diffraction de phase peut également être plus long, libérant ainsi la difficulté de fabrication du réseau de diffraction de phase Finalement, la lentille procure un moyen pour augmenter
les niveaux de fluence sur le coeur optique irradié.
La Fig 6 montre un graphe 17 de réponse spectrale d'un réseau de diffraction de Bragg photoimprimé à travers le masque de phase décrit cidessus, dans l'exemple de réalisation de la Fig 1 dans la fibre de type D de la société Andrew Corp Le laser excimer Kr F à 249 nm a irradié la fibre pendant 20 minutes avec des impulsions de m J/cm 2 à 50 pps On a obtenu un pic de réflectivité de 16 % dans un réseau de diffraction estimé être long de 0,95 mm environ, ce qui est calculé en supposant un réseau de diffraction uniforme dans la fibre et en utilisant la largeur spectrale de 0,85 nm de la réponse, le pas de 530 nm du réseau de diffraction de Bragg et la longueur d'onde de résonance de Bragg de 1531 nm Les bandes latérales dans la réponse spectrale sont nettement visibles, ce qui suggère que le réseau de diffraction est pratiquement uniforme le long de toute sa longueur Avec les données de réflectivité du réseau de diffraction, on a calculé (dans la limite du mode fortement lié) que l'amplitude pour la modulation d'indice de réfraction était de 2,2 x 10 Cette valeur se compare favorablement avec la modification moyenne d'indice de réfraction qu'on a déterminé être de 6 x 10 du décalage dans la résonance du réseau de diffraction de Bragg pendant la photoexposition, et la connaissance de la dispersion d'indice effectif à 1531 nm Idéalement, on espère que la profondeur apparente de modulation est égale ou supérieure au changement moyen d'indice quand on expose des fibres à des motifs de diffraction du réseau de diffraction avec contraste maximal Le rapport de modification profondeur sur indice moyen est influencé par les facteurs intrinsèques suivants: non linéarités dans la réponse photosensible de la fibre, annulation moins que parfaite du faisceau d'ordre zéro, présence de faisceaux diffractés d'ordre supérieur en aval du masque, et faible cohérence de la source laser Il est également influencé par l'alignement fibre/masque pendant la fabrication: la réflectivité du réseau de diffraction de Bragg photoinduit sera réduite si le réseau de diffraction est oblique par rapport à l'axe de la fibre La faible réflectivité provenant de l'oblicité se traduit par une profondeur apparente réduite de la modulation de l'indice de réfraction L'oblicité n'affecte pas l'augmentation de l'indice moyen de réfraction causé par la photoexposition. Une réponse spectrale du réseau de diffraction de Bragg semblable à celle de la Fig 6 a été observée pour un réseau de diffraction de Bragg inscrit dans des conditions semblables mais en utilisant la fibre spéciale d'AT&T Dans ce cas, la réflectivité
atteignait au pic 25 %.
Si on la compare à d'autres méthodes de fabrication du réseau
de diffraction de Bragg, la technique d'impression photolithogra-
phique à traves un masque de phase, décrite dans les présentes, offre beaucoup de souplesse pour modifier le pas et la force du coefficient de couplage du réseau de diffraction de Bragg K(z), en fonction de la distance z le long de l'axe du guide d'ondes Des variations intrinsèques de pas peuvent être inscrites dans le masque de phase pendant sa fabrication, par exemple sous la commande d'un calculateur; un masque d'amplitude spécial peut être utilisé aussi pour grader la force du coefficient de couplage L'utilisation simultanée de ces deux techniques pour moduler spatialement la phase et l'amplitude du faisceau UV d'inscription permet une commande indépendante, d'une part, de la fréquence de résonance et, d'autre part, de la force de la résonance le long du réseau de diffraction de Bragg du guide d'ondes inscrit avec le masque, rendant possible
la synthèse des quelques réponses spectrales utiles.
On a trouvé que les masques de réseau de diffraction de phase à relief de surface utilisés toléraient des niveaux de fluence par impulsion de 1 JI cm, sans dommage Comme le quartz fondu comporte un seuil de dommage par impulsion d'environ 5 J/cm 2 sous irradiation laser excimer Kr F, on pense vraisemblable que ces masques de phase
peuvent tolérer des niveaux de fluence même plus élevés.
En utilisant un niveau de fluence par impulsion de 1 J/cm, on a photoimprimé un réseau de diffraction de Bragg avec une réflectivité de 30 % dans une fibre D d'Andrew, après une exposition
de 5 minutes à 50 Hz.
La présente invention procure ainsi une méthode simple de fabrication de réseau de diffraction de Bragg de grande qualité dans des guides d'ondes optiques photosensibles, en utilisant des lasers
à faible cohérence qui conviennent dans des environnements indus-
triels La combinaison du masque de phase photoimprimant avec une inscription à impulsion unique de réseau de diffraction de Bragg dans la fibre peut offrir d'avoir des dispositifs de grande
performance à bas prix.
Claims (13)
1 Méthode de fabrication de réseau de diffraction de Bragg, caractérisée en ce qu'elle consiste dans un milieu optique à disposer un masque de réseau de diffraction de phase en verre de silice parallèlement tout près d'un milieu optique photosensible et à appliquer à travers le masque un faisceau de lumière collimatée au milieu. 2 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le masque a un motif de relief de surface choisi pour moduler par des radians TU+ 27 ln la phase du faisceau lumineux, en ce que 4 T (à silice 1) A = + 2 7 rn o A est l'amplitude du motif à relief de surface, n= 0,1,2,3, Xest la longueur d'onde de la lumière utilisée pour l'inscription (photoinduction) d'une modification d'indice dans le milieu optique et N s i l'indice de réfraction de la silice utilisée dans le masque X.
3 Méthode selon la revendication 2, coupe le motif à relief de surface est une 4 Méthode selon la revendication 2, coupe le motif à relief de surface est une Méthode selon la revendication 1, faisceau lumineux est un faisceau lumineux 6 Méthode selon la revendication 5,
faisceau lumineux est un faisceau laser.
7 Méthode selon la revendication 1,
milieu optique est une fibre optique.
caractérisée en ce qu'en
onde rectangulaire.
caractérisée en ce qu'en
onde sinusoïdale.
caractérisée en ce que le ultraviolet. caractérisée en ce que le caractérisée en ce que le 8 Méthode selon la revendication 7, caractérisée en ce que les striations du masque de réseau de diffraction sont orientées à la
perpendiculaire ou presque à l'axe de la fibre.
9 Méthode selon la revendication 7, caractérisée en ce que les striations du masque de réseau de diffraction font un angle avec
l'axe de la fibre.
Méthode selon la revendication 1 ou 8, caractérisée en ce que le faisceau lumineux est fourni par un laser excimer Kr F. 11 Méthode selon la revendication 10, caractérisée en ce que le masque a un motif à relief de surface choisi pour moduler par des radians 7 l+ 2 Un n= 0,1,2, 3, le réseau du faisceau lumineux, en ce que ( silice) A_ 7 + 2)Tn n= 0, 1,2,3 o A est l'amplitude du motif à relief de surface, X est la longueur d'onde de la lumière et N sili est l'indice de réfraction de la silice utilisée pour la fabrication du masque à X. 12 Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'en
section le motif à relief de surface est une onde rectangulaire.
13 Méthode selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'une grande dimension de la coupe du faisceau lumineux est
parallèle aux striations du masque de réseau de diffraction.
14 Méthode selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce
que les striations sont "chirpées".
Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que le masque de réseau contient des variations soit de pas d'ondulation,
soit de l'amplitude soit les deux.
16 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on place une lentille à réfraction entre le masque et le milieu optique
pour appliquer le faisceau lumineux.
17 Méthode selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'on place un moyen bloqueur opaque du faisceau lumineux d'ordre zéro entre le masque et la lentille pour appliquer le faisceau lumineux 18 Méthode selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'on place un moyen bloqueur opaque des faisceaux lumineux d'ordre zéro et second entre le masque et la lentille pour appliquer le faisceau
lumineux.
19 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend encore un filtre de lumière d'amplitude spatiale pour former le profil du faisceau passant à travers le réseau de diffraction. 20 Méthode selon la revendication 19, caractérisée en ce que le filtre est revêtu sur une face du masque en opposition à une face
comprenant le réseau de diffraction.
21 Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'on déplace encore de manière répétée un des masques et le milieu par rapport à l'autre d'une distance correspondant au motif des franges et en ce qu'on applique ledit faisceau de lumière collimaté à travers le masque audit milieu de telle manière sur les réseaux de différents photoimprimées qui en résultent, se réfléchissent en phase
avec les réseaux de diffraction photoimprimée auparavant.
22 Masque de diffraction obtenu selon la méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une tranche de verre de silice ayant des ondulations parallèles à une surface
formant un motif à relief de surface.
23 Diffraction selon la revendication 22, caractérisée en ce qu'elle comprend encore un filtre à lumière d'amplitude spatiale enduit sur une surface de tranche sur le côté opposé à la surface
portant ledit relief.
24 Diffraction selon la revendication 23, caractérisée en ce que les ondulations sont remplies d'une matière transparente ayant un
indice de réfraction différent de celui du verre de silice.
Diffraction selon la revendication 24, caractérisée en ce
que la matière transparente comprend du verre.
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