FR3025612A1

FR3025612A1 - Miroir dielectrique a impulsions laser de grande puissance

Info

Publication number: FR3025612A1
Application number: FR1558184A
Authority: FR
Inventors: Dirk Apitz
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-03-11
Anticipated expiration: 2035-09-03
Also published as: FR3025612B1; CN105406336B; US20160070041A1; DE102014113077A1; CN105406336A; DE102014113077B4; US10209415B2

Abstract

L'invention propose un miroir diélectrique (1) qui présente un seuil de destruction élevé lors de l'irradiation avec des impulsions laser ultracourtes de grande puissance, d'une part, et une grande largeur de bande de dispersion de temps de propagation de groupe, d'autre part. Un miroir diélectrique (1) selon l'invention comprend un empilement de couches (3) avec une succession de couches ayant des indices de réfraction différents, qui agissent comme filtre d'interférence réfléchissant, les couches étant constituées d'au moins trois matériaux différents ayant des seuils de destruction différents.

Description

1 Miroir diélectrique à impulsions laser de grande puissance L'invention concerne d'une manière générale des systèmes optiques pour lasers. Plus particulièrement, l'invention concerne des miroirs avec un seuil de destruction élevé, pour la réflexion d'impulsions laser de grande puissance. Pour des milieux actifs de laser de grande puissance, notamment dans le domaine de la recherche, de l'usinage de matériaux ou des applications dans le domaine de la fusion nucléaire, la tendance à augmenter la puissance se poursuit. On citera à titre d'exemple les projets ELI, Apollon et Petawatt. Pour atteindre des puissances toujours plus élevées, jusque dans la plage des pétawatts, on augmente les énergies des impulsions et on réduit la durée des impulsions. Des durées d'impulsions typiques sont désormais de l'ordre de grandeur de 10 à 200 femtosecondes. Des impulsions avec cette durée ne peuvent pas être directement amplifiées et doivent être allongées par exemple à l'aide de réseaux pour atteindre des durées de l'ordre de la nanoseconde, pour être amplifiées sous cette forme dans des milieux actifs de laser puis être de nouveau comprimées. D'autre part, ces impulsions n'ont pas de longueur d'onde individuelle et ne sont donc pas monochromatiques, comme cela est connu des lasers classiques, par exemple à émission continue. Au contraire, ces impulsions sont constituées d'un spectre entier de longueurs d'ondes. Cela résulte de la transformation de Fourier entre des fréquences (longueurs d'ondes) et la durée d'impulsion, respectivement du principe d'incertitude d'Heisenberg. Pour comprimer, après amplification, de nouveau une impulsion de l'ordre de la nanoseconde ou pour provoquer l'interaction de la lumière et de la matière, toutes les longueurs d'ondes de l'impulsion doivent donc être présentes en même temps. En l'absence de composantes avec les longueurs d'ondes les plus courtes ou les plus longues, l'impulsion comprimée n'aura plus une durée de quelques femtosecondes, mais sera 3025612 2 nettement plus longue. Or, les matières présentent une dispersion, c'est-à-dire que les vitesses de la lumière avec des longueurs d'ondes différentes sont en général différentes. De ce fait, le spectre diverge dans le temps et dans l'espace, et les différentes composantes du 5 spectre ne peuvent plus être comprimées ensemble pour former une impulsion de l'ordre de la femtoseconde. Pour conserver en tant que telles les impulsions de l'ordre de la femtoseconde (pour éviter qu'elles ne divergent), pouvoir comprimer des impulsions plus longues et obtenir des impulsions de l'ordre de la 10 femtoseconde, ou pour faire entrer en interaction des impulsions de l'ordre de la femtoseconde avec de la matière, à un endroit précis, les composants optiques qui transmettent ces impulsions laser doivent présenter une dispersion aussi faible que possible sur une plage de longueurs d'ondes suffisamment large, c'est-à-dire que les composantes 15 de l'impulsion lumineuse doivent être transmises à la même vitesse. Par exemple, les composantes de courte longueur d'onde ne doivent pas traverser un milieu dispersif à une vitesse plus faible que les composantes de grande longueur d'onde. L'invention a donc pour objet de proposer un miroir qui, d'une 20 part, réponde le mieux possible aux exigences précitées concernant une faible dispersion de temps de propagation de groupe (Group Delay Dispersion - GDD, appelée ci-après simplement "dispersion"), sur la large plage de longueurs d'ondes, et qui est d'autre part également adapté pour réfléchir des impulsions de haute intensité et d'intensité 25 maximale. Ce but est atteint par un miroir diélectrique qui comprend un empilement de couches avec une succession de couches ayant des indices de réfraction différents, qui agissent comme filtre d'interférence réfléchissant, les couches étant constituées d'au moins 30 trois matériaux différents ayant des seuils de destruction différents, le seuil de destruction étant l'énergie par surface d'une impulsion laser dirigée sur le matériau, à partir de laquelle le matériau est détruit, un premier matériau parmi les trois matériaux présentant l'indice de réfraction le plus faible et le seuil de destruction le plus élevé, et le 3025612 3 deuxième matériau présentant un seuil de destruction plus élevé que le troisième matériau, sachant qu'au moins une fois à l'intérieur de l'empilement de couches, une couche est formée avec le deuxième et le troisième matériau, et sachant que la composition de la couche varie 5 dans la direction perpendiculaire à ses interfaces, de sorte que sur une interface de la couche il y ait le deuxième matériau et sur l'interface opposée il y ait le troisième matériau, la variation de la composition étant choisie telle que l'intensité lumineuse de l'onde stationnaire d'une impulsion laser traversant l'empilement de couches et réfléchie 10 par le miroir diélectrique soit plus élevée dans le deuxième matériau que dans le troisième matériau. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, la couche avec le deuxième et le troisième matériau comprend deux couches, dont une couche est une couche du deuxième 15 matériau et l'autre couche est une couche du troisième matériau. Selon un autre mode de réalisation avantageux, il est prévu que dans la couche avec le deuxième et le troisième matériau, des couches du deuxième et du troisième matériau se succèdent, la succession des couches étant choisie telle que l'intensité lumineuse de l'onde 20 stationnaire d'une impulsion laser traversant l'empilement de couches et réfléchie par le miroir diélectrique soit plus élevée dans la couche du deuxième matériau que dans la couche du troisième matériau. D'après un autre mode de réalisation avantageux, la couche avec le deuxième et le troisième matériau comprend au moins une 25 couche supplémentaire d'un autre matériau, la succession des couches étant de préférence choisie telle que le long d'une direction, les seuils de destruction au laser des matériaux des couches augmentent successivement. De préférence, le deuxième et le troisième matériau sont 30 choisis de manière telle que le seuil de destruction du deuxième matériau soit supérieur au moins d'un facteur 1,5, de préférence au moins d'un facteur 2, au seuil de destruction du troisième matériau. Selon un autre aspect de l'invention, le miroir diélectrique présente au moins une des caractéristiques suivantes : 3025612 4 - le premier matériau comprend au moins l'une des matières suivantes : SiO2, MgF, A1F3, BaF2, CaF2 YF3, YbF3, CeF3, DyF3, GdF3, LaF3, ThF4, Na3A1F6, A1203, ou est un mélange qui contient au moins une de ces matières, 5 - le deuxième matériau comprend au moins l'une des matières suivantes :Hf02, Sc203, Ta205, Y203, ZrO2, MgO, ZnO, - le deuxième matériau contient en tant que constituants le premier et le troisième matériau, - le troisième matériau comprend au moins l'une des matières 10 suivantes : TiO2, Nb2O5, Ta205, ZrO2, ou un mélange qui contient au moins une de ces matières. Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'empilement de couches présente en outre une succession alternante de couches du premier et du troisième matériau.

15 Conformément à encore un autre mode de réalisation, les épaisseurs des couches de l'empilement de couches sont conçues de manière telle que le maximum extrême de l'intensité lumineuse d'une impulsion laser à l'intérieur de l'empilement de couches se situe dans une couche du premier matériau, entre les interfaces de cette couche.

20 Un perfectionnement de l'invention prévoit que la couche dans laquelle se situe le maximum extrême de l'intensité lumineuse d'une impulsion laser présente une épaisseur de couche plus élevée que les autres couches du premier matériau. D'après un autre mode de réalisation avantageux, les couches 25 de l'empilement de couches sont constituées de manière telle que pour les deux successions supérieures des couches du deuxième et du troisième matériau, les rapports entre le seuil de destruction du deuxième et du troisième matériau respectif et l'intensité lumineuse maximale dans les couches diffèrent au maximum de 25 % entre eux.

30 Selon un autre mode de réalisation avantageux, la succession de couches et les épaisseurs de couches de l'empilement de couches sont choisies telles qu'à la surface du miroir diélectrique, l'intensité lumineuse présente un minimum ou que l'intensité lumineuse ne 3025612 5 dépasse pas 10 % du maximum extrême de l'intensité lumineuse à la surface. Conformément à un autre mode de réalisation avantageux, il est prévu dans l'empilement de couches au moins une fois une couche du 5 deuxième matériau qui est adjacente à une couche du premier matériau mais ne jouxte pas une couche du troisième matériau. Un autre mode de réalisation avantageux prévoit qu'à l'intérieur de la couche avec le deuxième et le troisième matériau, le deuxième et le troisième matériau sont mélangés, le rapport des parts du deuxième 10 et du troisième matériau étant modifié en continu au moins le long d'une portion de longueur. L'invention et la problématique sur laquelle est fondée l'invention seront expliquées en détail ci-après et en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 15 -la figure 1 représente de façon schématique une impulsion laser, avant et après le passage dans un milieu dispersif, la figure 2 représente la réflectivité spectrale de deux miroirs diélectriques avec des matériaux de couche différents, -les figures 3 et 4 représentent des exemples de successions de 20 couches de miroirs diélectriques, ainsi que l'intensité lumineuse (module au carré du champ électrique normalisé pour l'incidence) à l'intérieur des empilements de couches des miroirs, -la figure 5 représente un exemple d'un empilement de couches d'un miroir diélectrique selon l'invention, ainsi que la distribution de 25 l'intensité lumineuse d'une impulsion laser dans l'empilement de couches, -les figures 6 et 7 représentent des graphiques du seuil de destruction au laser de différents matériaux, en fonction de l'indice de réfraction, 30 -la figure 8 représente la dispersion en tant que fonction de la longueur d'onde de différents empilements de couches selon les figures 3 à 5, -la figure 9 représente une variante du mode de réalisation montré dans la figure 5, 3025612 6 -la figure 10 représente un détail d'un empilement de couches selon un autre exemple de réalisation, -la figure 11 représente un exemple de réalisation avec un 5 gradient de composition, et -la figure 12 représente la largeur de bande de la dispersion en tant que fonction de la longueur d'onde de différents empilements de couches pour un système de gradients de composition. Le graphique de la figure 1 illustre de façon schématique 10 l'influence de milieux dispersifs sur des impulsions laser ultracourtes à large bande. Plus particulièrement, la figure 1 montre une impulsion laser 2 sur une échelle de temps avant et après le passage dans un milieu dispersif. Avant le passage (représenté à gauche dans le graphique en fonction du temps), l'impulsion laser a une certaine durée 15 et une certaine intensité. Après le passage (à droite), les composantes spectrales se séparent sur l'échelle de temps. Dans l'exemple, les composantes rouges et bleues sont désignées respectivement par "R" et "B" et symbolisées par des surfaces hachurées. Dans l'exemple montré, la dispersion du milieu est telle que les composantes spectrales de 20 courte longueur d'onde parcourent la matière plus lentement que les composantes spectrales de grande longueur d'onde, de sorte qu'après le passage, les composantes spectrales bleues sont en retard par rapport aux composantes rouges. L'énergie d'impulsion intégrée est certes sensiblement 25 conservée si l'on excepte les pertes dues à l'absorption et à la dispersion, mais l'intensité maximale ou la puissance diminue en raison de la dispersion dans le temps de l'impulsion laser 2. Or, c'est justement la puissance d'impulsion qui est en général déterminante pour les applications de lasers de grande puissance.

30 Pour réfléchir des impulsions laser de grande puissance, on utilise fréquemment des miroirs diélectriques. En dehors des dimensions, de la planéité (front d'ondes réfléchi) et de la rugosité de surface, un exemple de spécification 3025612 7 typique d'un miroir à impulsions de l'ordre de la femtoseconde peut se présenter de la manière suivante : Angle d'incidence : 45° Polarisation de la lumière : 5 Plage de longueurs d'ondes : 700 à 900 nm Réflectivité : > 99,5 % Dispersion (GDD) : au maximum + 50 fs^2 Seuil de destruction au laser : > 0,5 J/cm^2 (durée d'impulsion 20 fs, longueur d'onde 800 nm).

10 Un miroir diélectrique très simple se compose d'une succession de couches avec un indice de réfraction élevé et un indice de réfraction faible, aux interfaces duquel une partie de la lumière est réfléchie et interfère avec elle-même, les épaisseurs de couche 15 correspondant exactement à la longueur de parcours optique d'un quart de la longueur d'onde de conception. Ainsi, un miroir de ce type ne peut avoir qu'une largeur de bande limitée, car pour des longueurs d'onde sensiblement différentes la condition pour l'interférence est remplie de façon différente.

20 Pour créer un miroir avec une plus grande largeur de bande, tel qu'il serait avantageux pour la réflexion d'impulsions laser du domaine de la femtoseconde, on peut prendre deux mesures : i) soit on augmente la différence d'indice de réfraction entre les deux types de couches, c'est-à-dire entre les couches à indice de 25 réfraction élevé et à indice faible, ii) soit on utilise un miroir modulé (faisant référence à la modification de fréquence), dans lequel on varie les épaisseurs de couches, et où la lumière d'une longueur d'onde est réfléchie dans une zone (par exemple des couches supérieures) et la lumière d'une autre 30 longueur d'onde est réfléchie dans une autre zone (verticale) du miroir (par exemple des couches plus profondes). La figure 2 illustre l'effet de l'augmentation de la différence d'indice de réfraction à l'aide des réflectivités spectrales de deux miroirs diélectriques différents.

3025612 8 La ligne en tirets de la figure 2 représente la réflectivité d'un système de couches de Si02/Hf02, et la ligne continue représente la réflectivité d'un système de couches de Si02/Ti02. La différence d'indice de réfraction entre les couches de TiO2 et les couches de SiO2 5 est plus grande que la différence entre les couches de Hf02 et de SiO2. Comme le montre la figure 2, la largeur de bande du système de couches de Si02/TiO2 est donc nettement plus grande. D'un autre côté, le TiO2 a un seuil de destruction au laser nettement plus faible que le Hf02.

10 Par conséquent, les deux types de miroirs présentent des inconvénients considérables pour une utilisation en tant que miroirs à impulsions ultracourtes de grande puissance (décrit dans la partie "dilemmes" ci-après). Dans le paquet de couches d'un miroir diélectrique, il se forme une onde stationnaire, de sorte qu'à certains 15 endroits, un champ électrique accru/une intensité lumineuse accrue se crée. Ces pics constituent les points destinés à la rupture par rapport au seuil de destruction au laser. A l'endroit d'une interface, le seuil de destruction est en général plus faible qu'à l'intérieur d'une couche. Une absorption multiphotonique provoque une absorption 20 d'énergie de la matière et, avec une puissance suffisante, la destruction de celle-ci. La résistance d'une matière dépend dans une large mesure de sa bande interdite. Dans des matériaux avec une plus grande bande interdite, le seuil de destruction est en général plus élevé que dans des matériaux à faible bande interdite. Par conséquent, le SiO2 est plus 25 stable que des matériaux à indice de réfraction plus élevé. Pour un miroir diélectrique bien adapté aux impulsions hautement énergétiques du domaine de la femtoseconde (ou de la nanoseconde qui doivent être comprimées jusqu'à la femtoseconde), on a de préférence : 30 - une réflectivité élevée, - une largeur de bande élevée de la réflectivité, - une faible dispersion des temps de propagation de groupe, - une largeur de bande élevée de la dispersion des temps de propagation de groupe, 3025612 9 - de faibles valeurs maximales des champs électriques, - de grandes bandes interdites des matériaux, - les grands champs électriques qui se trouvent dans les matériaux à grande bande interdite, 5 - les grands champs électriques qui ne se trouvent pas aux interfaces mais à l'intérieur des couches. Dans ces conditions, se produisent quelques dilemmes qui seront illustrés en prenant pour exemple le matériau TiO2 à indice de réfraction élevé: 10 - TiO2 serait avantageux pour une réflectivité élevée (car indice de réfraction élevé), - TiO2 serait donc également avantageux pour de grandes largeurs de bande, cf. figure 2, - TiO2 serait avantageux pour une dispersion faible.

15 Un indice de réfraction élevé, tel que le présente le TiO2, signifie qu'un plus petit nombre de couches participe à la réflexion et que de ce fait la différence de trajet (dispersion) d'ondes de longueurs différentes devient plus petite. Toutefois, le TiO2 présente des inconvénients, car la bande 20 interdite et le seuil de destruction sont faibles. - Hf02 ou Sc203 seraient avantageux car la bande interdite et le seuil de destruction sont plus grands, - d'un autre côté, Hf02 ou Sc203 présentent des inconvénients car l'indice de réfraction est plus faible.

25 Par conséquent, un miroir en SiO2/TiO2 ne permet pas de satisfaire à la spécification du seuil de destruction au laser, et un miroir en Si02/Hf02 ne permet pas de répondre à la spécification de la largeur de bande de la dispersion. La figure 3 montre à cet égard la distribution ou la variation 6 30 du carré de l'intensité de champ électrique (celui-ci est proportionnel à l'intensité lumineuse) dans un miroir diélectrique formé de couches de SiO2/TiO2 disposées en alternance. Les couches sont désignées de façon correspondante par 'SiO2" et 'TiO2", et les interfaces entre les couches sont indiquées par des lignes en tirets. La variation 6 de 3025612 10 l'intensité de champ est indiquée dans la figure 3, et dans les figures suivantes pour la longueur d'onde de conception, respectivement la longueur d'onde avec l'intensité maximale de l'impulsion laser. La variation de l'intensité totale intégrée en fonction du spectre de 5 l'impulsion laser ne s'écarte pas de manière sensible, de sorte qu'il suffit d'étudier la longueur d'onde de conception. Plus particulièrement, la figure 3 montre les huit couches supérieures d'un miroir en SiO2/TiO2 comportant un grand nombre de couches. La surface du miroir se situe à une profondeur zéro, et 10 l'environnement du miroir se situe à droite de zéro. Sur le côté gauche, à des profondeurs supérieures à 900 nanomètres (donc non représentées dans la figure 3), suivent d'autres couches de SiO2/TiO2 et enfin le substrat sur lequel sont déposées les couches du miroir diélectrique.

15 Les épaisseurs de couches sont ici choisies de manière telle que le maximum du champ électrique soit décalé dans la deuxième couche supérieure de SiO2. Le maximum correspond à environ 75 % de l'intensité de l'onde incidente et se situe à une profondeur d'environ 150 nm sous la surface. Dans la couche de TiO2 qui se trouve au- 20 dessus, le maximum se situe sur une interface à environ 30 % (à une profondeur d'environ 70 nm). Afin de relever davantage le seuil de destruction, on pourrait adapter les épaisseurs des couches de manière telle que le maximum d'intensité soit éloigné davantage de la couche de TiO2 supérieure, de sorte que le rapport soit plutôt de 1:3 à 1:6.

25 Par Bellum et coll, "Reactive, Ion-Assisted Deposition of E- Beam Evaporated Ti for High Refractive Index TiO2 Layers and Laser Damage Resistant, Broad Bandwidth, High Reflection Coatings", Applied Optics, Vol. 53 (4), A205 - A211, il est connu de remplacer par du Hf02 des couches de TiO2 à indice de réfraction élevé d'un 30 miroir diélectrique dans lesquelles apparaissent les plus grands champs électriques. Pour obtenir un seuil de destruction plus élevé que celui du miroir représenté dans la figure 3, on peut donc par exemple remplacer les deux ou trois couches de TiO2 supérieures, mais pas toutes les 3025612 11 couches de TiO2, par des couches de Hf02, de sorte que le champ électrique est porté par un matériau plus résistant, dans les couches où il est encore relativement grand. La figure 4 montre à cet égard un exemple d'une succession de 5 couches d'un tel miroir diélectrique, ainsi que l'intensité lumineuse à l'intérieur de l'empilement de couches. Dans cet exemple, les valeurs maximales du champ électrique sont les suivantes : 90 % dans la couche de SiO2 (à environ 150 nm) et 40 % dans la couche de Hf02, sur une interface de Si02-Hf02 (à 10 environ 70 nm). Le seuil de destruction est ici déjà plus élevé que dans l'exemple du diagramme de couches de la figure 3, car on utilise en partie du Hf02 au lieu du TiO2 et le premier présente un seuil de destruction plus élevé. Toutefois, cela fait diminuer la largeur de bande ou augmente la dispersion.

15 Un miroir diélectrique conforme à l'invention comprend un empilement de couches avec une succession de couches ayant des indices de réfraction différents, de préférence des couches avec des indices de réfraction plus élevés et plus faibles qui alternent, qui agissent comme filtre d'interférence réfléchissant, les couches étant 20 constituées d'au moins trois matériaux différents ayant des seuils de destruction différents, un premier matériau parmi les trois matériaux présentant l'indice de réfraction le plus faible, et le deuxième matériau présentant un seuil de destruction plus élevé que le troisième matériau, sachant qu'au moins une fois à l'intérieur de l'empilement de couches, 25 une couche 14 est formée avec le deuxième et le troisième matériau, et sachant que la composition de la couche 14 (fig. 5) varie dans la direction perpendiculaire à ses interfaces, de sorte que sur une interface 140 de la couche 14 il y ait le deuxième matériau et sur l'interface 141 opposée de la couche 14 il y ait le troisième matériau, 30 la variation de la composition étant choisie telle que l'intensité lumineuse de l'onde stationnaire d'une impulsion laser 2 traversant l'empilement de couches 3 et réfléchie par le miroir diélectrique 1 soit plus élevée dans le deuxième matériau que dans le troisième matériau.

3025612 12 Un perfectionnement préféré et simple à réaliser de l'invention réside dans le fait que la couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau comprend deux couches, sachant qu'une couche est une couche du deuxième matériau et l'autre couche est une couche du 5 troisième matériau. De préférence, les couches du deuxième et du troisième matériau se succèdent et ont donc une interface commune. En d'autres termes, la variation de la composition de la couche 14 est ici une variation discontinue de la composition lors du passage de la couche du deuxième matériau à la couche du troisième matériau. Les 10 couches du deuxième et du troisième matériau forment donc des sous- couches de la couche 14 à indice de réfraction élevé. Par conséquent, la succession des couches est choisie de manière telle que l'intensité lumineuse d'une onde stationnaire d'une impulsion laser traversant l'empilement de couches et réfléchie par le 15 miroir diélectrique soit plus élevée dans la couche du deuxième matériau que dans la couche du troisième matériau. Par "seuil de destruction" on entend l'énergie par surface d'une impulsion laser envoyée sur le matériau, à partir de laquelle le matériau respectif est détruit.

20 Par conséquent, les couches du deuxième et du troisième matériau sont associées par paires. Les deux couches ensemble peuvent être considérées respectivement comme une couche 14 à indice de réfraction élevé, sachant que des couches à indice élevé et à indice faible alternent dans l'empilement de couches.

25 En général, non seulement le seuil de destruction du deuxième matériau est plus élevé que celui du troisième matériau, mais en plus le deuxième matériau présente de préférence un indice de réfraction plus faible que le troisième matériau. Comme expliqué plus haut, cela est déterminé typiquement par 30 la bande interdite du matériau respectif. Une bande interdite importante s'accompagne souvent non seulement d'un seuil de destruction plus élevé mais aussi d'un indice de réfraction plus faible. La distribution de l'intensité de champ, respectivement de l'intensité lumineuse qui est proportionnelle au carré de l'intensité de 3025612 13 champ, dépend également un peu de la longueur d'onde. Toutefois, la condition précitée vaut en tout cas notamment pour une impulsion laser dont la longueur d'onde moyenne correspond à la longueur d'onde de conception du miroir diélectrique. Le cas échéant, il convient 5 également de prendre en compte l'angle d'incidence et la polarisation de l'impulsion laser, si le miroir diélectrique est conçu pour un angle d'incidence précis, par exemple de 45 °, et une polarisation S. Dans l'exemple montré dans la figure 4, on utilise certes également trois matériaux différents, mais les matériaux avec les 10 seuils de destruction plus faibles ne se succèdent pas. Toutefois, les exemples des figures 3 et 4 présentent eux aussi des caractéristiques qui sont également avantageuses pour un miroir diélectrique conforme à l'invention. Cela sera expliqué en détail plus loin.

15 La figure 5 montre un exemple d'un empilement de couches 3 d'un miroir diélectrique 1 conforme à l'invention, ainsi que la distribution de l'intensité lumineuse d'une impulsion laser dans l'empilement de couches 3. Typiquement, le miroir diélectrique 1 comprend, outre l'empilement de couches 3, un substrat sur lequel est 20 déposé l'empilement de couches 3. Etant donné que la figure 5 ne montre qu'une partie de l'empilement de couches 3 avec sa surface à une profondeur de 0 nm, le substrat n'est pas représenté. L'exemple de réalisation se base sur le fait que la partie de la couche à indice de réfraction élevé dans laquelle l'intensité lumineuse 25 dépasse une valeur définie (par exemple, dans l'exemple représenté, une valeur d'environ 20 %), est constituée de Hf02, et le reste de TiO2. De ce fait, les valeurs maximales du champ électrique sont les suivantes : 80 % dans la couche de SiO2, 35 % dans la couche de Hf02, sur une interface de Si02-Hf02, et 20 % dans la couche de TiO2, sur 30 une interface de Ti02-Hf02. Ainsi, les propriétés des deux matériaux à indice de réfraction élevé sont exploitées de façon optimale. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple spécifique représenté ni aux matériaux qu'il utilise. A la place du Hf02 on peut par exemple utiliser un autre matériau avec un seuil de 3025612 14 destruction plus élevé que le TiO2, ou des mélanges de plusieurs de ces matériaux. Dans cet exemple, les couches de SiO2 forment donc les couches 11 du premier matériau, les couches de Hf02 forment les couches 12 du deuxième matériau et enfin, les couches de TiO2 5 forment les couches 13 du troisième matériau. Les couches 12, 13 du deuxième et du troisième matériau qui se succèdent forment respectivement une couche 14 dont la composition varie dans la direction perpendiculaire à son interface, de sorte que le deuxième matériau est présent sur une interface 140 de la couche 14, et le 10 troisième matériau est présent sur l'interface 141 opposée de la couche 14. Du fait de la succession des couches 12, 13, la variation de la composition de la couche 14 est choisie telle que l'intensité lumineuse de l'onde stationnaire d'une impulsion laser 2 parcourant l'empilement de couches 3 et réfléchie par le miroir diélectrique 1 soit plus élevée 15 dans le deuxième matériau, c'est-à-dire ici spécifiquement dans la couche 12, que dans le troisième matériau, c'est-à-dire ici la couche 13. Conformément à un perfectionnement de l'invention, il est par ailleurs en général avantageux que des couches du premier et du 20 troisième matériau se succèdent au moins deux fois à l'intérieur de l'empilement de couches. Cela est avantageux parce que l'intensité de champ d'une impulsion laser de grande puissance diminue en général seulement à une profondeur de quelques couches jusqu'à une valeur inférieure au seuil de destruction du troisième matériau.

25 L'exemple montré dans la figure 5 prévoit exactement deux fois des couches 12, 13 successives qui forment une couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau. Plus particulièrement, la deuxième et la troisième couche, ainsi que la cinquième et la sixième couche, en comptant à partir de la couche supérieure, forment de telles paires de 30 couches successives, la deuxième et la cinquième couche étant constituées du troisième matériau, et la troisième et la sixième couche étant constituées du deuxième matériau. Toutefois, suivant la structure de l'empilement de couches ou suivant l'exigence concernant l'intensité d'impulsion devant être réfléchie, on peut également utiliser plus de 3025612 15 deux de ces successions ou paires de couches du deuxième et du troisième matériau, c'est-à-dire plus de deux couches 14. Afin que la combinaison des couches 12, 13 du deuxième et du troisième matériau puisse augmenter efficacement le seuil de 5 destruction et la largeur de bande de la dispersion du miroir diélectrique, il est en outre avantageux que les seuils de destruction du matériau pour les couches 12 soient aussi élevés que possible et l'indice de réfraction du troisième matériau pour les couches 13 soit aussi élevé que possible. Selon un perfectionnement de l'invention, il 10 est alors prévu que le seuil de destruction du deuxième matériau soit supérieur au moins d'un facteur 1,5, de préférence au moins d'un facteur 2, au seuil de destruction du troisième matériau. Dans l'exemple de la figure 5, le seuil de destruction de Hf02, en tant que deuxième matériau, est supérieur environ d'un facteur 2,3 au seuil de 15 destruction de TiO2. Pour augmenter le seuil de destruction, il est prévu, comme décrit plus haut, de choisir la succession des couches 12, 13, constitués du deuxième et du troisième matériau, de manière telle que l'intensité lumineuse de l'impulsion laser traversant l'empilement de 20 couches, respectivement de l'onde stationnaire qui se forme, soit plus élevée dans les couches 12 formées du deuxième matériau que dans les couches 13 formées du troisième matériau. Dans l'exemple représenté dans la figure 5, les valeurs maximales de l'intensité lumineuse se situent donc plus près des couches 12, tandis que la couche 13 jouxtant 25 la couche 12 se situe dans une région d'intensité lumineuse plus faible, sur le flanc descendant vers la surface du miroir. Pour les couches 11, 14, on peut prévoir d'autres matériaux que le SiO2, le Hf02 et le TiO2 utilisés dans l'exemple de la figure 5. La figure 6 montre les seuils de destruction au laser pour 30 différents matériaux oxydiques, en fonction de l'indice de réfraction. Ce graphique fournit des critères pour choisir les matériaux appropriés de l'empilement de couches. Parmi les matériaux représentés, SiO2 présente le seuil de destruction le plus élevé et un indice de réfraction 3025612 16 faible. Ce matériau convient donc particulièrement bien comme premier matériau. Outre SiO2 en tant que premier matériau avec l'indice de réfraction le plus faible, on peut par exemple également utiliser de 5 l'oxyde d'aluminium (A1203), ainsi que des fluorures tels que le fluorure d'aluminium (A1F3), le fluorure de magnésium (MgF), le fluorure de baryum (BaF2), le fluorure de calcium (CaF2), le fluorure d'yttrium (YF3), le fluorure d'ytterbium (YbF3), le fluorure de cérium (CeF3), le fluorure de dysprosium (DyF3), le fluorure de gadolinium 10 (GdF3), le fluorure de lanthane (LaF3), le fluorure de thorium (ThF4) et le fluorure double d'aluminium et de sodium (Na3A1F6). Il est également possible de mélanger les matériaux précités ou de les doper avec d'autres éléments ou composés. Des matières à indice de réfraction très élevé, qui conviennent 15 en tant que troisième matériau, englobent, outre l'oxyde de titane (TiO2) cité plus haut, l'oxyde de niobium (Nb2O5), l'oxyde de zirconium (ZrO2) et l'oxyde de tantale (Ta205), ainsi que le sulfure de zinc (ZnS), l'oxyde de zinc (ZnO) et le séléniure de zinc (ZnSe) ou un mélange contenant au moins une de ces matières. Une autre 20 combinaison appropriée est par exemple le SiO2 en tant que premier matériau, le Hf02 en tant que deuxième matériau et le Ta205 en tant que troisième matériau. Il est également possible d'utiliser ces matériaux sous une forme pure ou en tant qu'oxyde mixte et/ou avec un dopage.

25 Outre le Hf02 cité, le Sc203 convient aussi particulièrement bien comme deuxième matériau. De même, on peut utiliser l'oxyde de tantale (Ta205). D'autres matériaux appropriés sont l'oxyde de magnésium, (MgO), l'oxyde d'yttrium (Y203), l'oxyde de zirconium (ZrO2) et l'oxyde de zinc (ZnO).

30 Une combinaison bien adaptée comprend le SiO2 en tant que premier matériau, le Ta205 en tant que deuxième matériau et le TiO2 en tant que troisième matériau. Comme le montrent les deux exemples ci-dessus, il y a des matériaux qui peuvent être utilisés aussi bien en tant que deuxième qu'en tant que troisième matériau, en fonction des 3025612 17 autres matériaux respectifs. Dans les deux exemples précités, Ta205 peut être utilisé dans un cas comme deuxième matériau et dans un autre cas comme troisième matériau. Il en est de même pour l'oxyde de zinc.

5 A indice de réfraction quasiment identique, Sc203 présente un seuil de destruction encore plus élevé que le Hf02, mais il s'agit là d'un matériau de revêtement très coûteux dont la pureté est en outre difficile à contrôler. Conformément à un perfectionnement, on peut là aussi utiliser, en tant que constituant du deuxième matériau, des 10 mélanges avec du Sc203 et/ou du Hf02 ou un oxyde mixte des deux matières, ainsi que des ajouts d'autres matières, de préférence de matières oxydiques. Pour obtenir des deuxièmes matériaux avec un seuil de destruction plus élevé que le troisième matériau, il est également concevable d'utiliser des mélanges ou des composés du 15 premier et du deuxième matériau. Ainsi, le deuxième matériau peut par exemple être un oxyde mixte du premier et du troisième matériau ou contenir un oxyde mixte. On peut également imaginer des mélanges du premier matériau et des matériaux convenant bien pour la deuxième couche (par exemple en tant que combinaison premier matériau : Sio2, 20 deuxième matériau : Si02:Hf02 et troisième matériau : TiO2). Selon un perfectionnement de l'invention, il est donc prévu que le deuxième matériau contienne en tant que constituant le premier matériau et le troisième matériau. Ici, il est particulièrement simple de réaliser le deuxième matériau comme mélange du premier et du troisième 25 matériau. Le premier et/ou le troisième matériau peuvent à leur tour être des mélanges d'au moins deux constituants. Par exemple, si on utilisait pour le premier matériau un mélange de A1F3 et de Si02, et pour le troisième matériau un mélange de TiO2 avec du ZrO2, le deuxième matériau pourrait être réalisé comme mélange du premier et 30 du troisième matériau et contiendrait dans ce cas les quatre constituants A1F3, Si02, TiO2, ZrO2. Le cas échéant, on peut ajouter un ou plusieurs constituants supplémentaires aux constituants du premier et du troisième matériau.

3025612 18 Avec un mélange de différents constituants, les matériaux peuvent être adaptés sur mesure à la variation de l'intensité de champ, en ce qui concerne le seuil de destruction. Le graphique de la figure 7 montre cela en prenant pour exemple deux mélanges, à savoir un 5 mélange de SiO2 avec Nb2O5 et, comme deuxième exemple, un mélange de SiO2 avec ZrO2. Dans la figure 7, les seuils de destruction des matériaux de départ SiO2, ZrO2 et Nb02 sont en plus mis en relation avec les indices de réfraction respectifs. Les seuils de destruction des mélanges Si02/Zr02 et Si02/Nb205 sont indiqués pour 10 différents rapports de mélange. Dans les deux mélanges, l'indice de réfraction baisse à mesure que la part de SiO2 augmente, tandis qu'en même temps le seuil de destruction au laser augmente. Ces variations permettent de choisir un rapport de mélange en fonction du lieu dans l'empilement de couches et de l'intensité lumineuse, respectivement de 15 l'intensité de champ, régnant à cet endroit. D'une manière générale, il est avantageux de ne pas utiliser en continu les trois matériaux pour la largeur de bande. Comme dans les exemples montrés dans les figures 3 à 5, l'empilement de couches peut toujours présenter une alternance de couches 11, 13 du premier et du 20 troisième matériau. Celle-ci est disposée notamment sous la succession de couches du deuxième et du troisième matériau, car ici l'intensité lumineuse est plus faible. Dans l'exemple de la figure 5, la succession de couches 11, 13 du premier et du troisième matériau commence avec la septième couche sous la surface, c'est-à-dire au dessous de la 25 couche 12 la plus basse du deuxième matériau. D'autre part, il est avantageux, comme montré dans l'exemple représenté dans les figures 3 à 5, de prévoir les épaisseurs des couches 11, 12, 13 de l'empilement de couches de manière telle que le maximum extrême 5, le cas échéant aussi le deuxième maximum, de 30 l'intensité lumineuse à l'intérieur de l'empilement de couches, dans une couche 11 du premier matériau, se situe entre les interfaces de cette couche. Ainsi, le lieu de l'intensité de champ maximale est placé dans le matériau ayant le seuil de destruction le plus élevé. Dans les exemples montrés dans les figures 3 et 4, cette couche est la troisième 3025612 19 couche de l'empilement de couches, à savoir une couche de Si02, en comptant à partir de la couche supérieure qui est également une couche de Si02. Le paquet de couches n'est ici recouvert qu'à titre d'exemple avec une couche de Si02. Un miroir de ce type peut aussi se terminer 5 directement par une couche à indice de réfraction élevé, par exemple une couche 13. Une couche de Si02 pour terminer l'empilement de couches est particulièrement avantageuse pour protéger la surface de l'empilement. La conception de l'exemple de la figure 5 est similaire à cet 10 égard, et ici la deuxième couche à indice de réfraction élevé est divisée en deux couches partielles sous la forme d'une succession conforme à l'invention de couches 11, 12 du deuxième et du troisième matériau. Par conséquent, la couche 11 du premier matériau avec le maximum de l'intensité lumineuse est ici la quatrième couche du haut.

15 Comme on le voit dans les figures 3 à 5, aussi bien les valeurs maximales que les valeurs minimales de l'intensité de champ dans des couches à indice de réfraction élevé se situent en général sur les interfaces de celles-ci. Cela est avantageux pour augmenter d'une part le seuil de destruction du miroir et améliorer d'autre part la réflectivité 20 et la largeur de bande. Pour que le maximum extrême 5 de l'intensité lumineuse d'une impulsion laser soit décalé dans une couche 11 du premier matériau, on prévoit pour cette couche 11 de préférence une épaisseur de couche plus importante que pour les autres couches 11 du premier matériau.

25 Conformément à encore un autre perfectionnement de l'invention, qui est également mis en oeuvre dans les exemples de réalisation des figures 3 à 5, la succession de couches et les épaisseurs de couche de l'empilement de couches 3 sont choisies telles que l'intensité lumineuse présente une valeur minimale à la surface du 30 miroir diélectrique. Il n'est pas nécessaire que le minimum se situe exactement à la surface, comme cela est le cas dans les exemples de réalisation montrés. Toutefois, il est avantageux que l'intensité lumineuse à la surface ne dépasse pas 10 % du maximum extrême de l'intensité lumineuse. Ce perfectionnement permet d'obtenir que des 3025612 20 salissures ou bien aussi des défauts de la surface à seuil de destruction faible n'entraînent pas une destruction du miroir. Pour concevoir un miroir diélectrique conforme à l'invention, on peut déterminer les rapports entre le seuil de destruction et la 5 valeur du champ électrique et ensuite on peut choisir les épaisseurs de couches de manière à ce que les champs électriques dans les matériaux respectifs soient si grands qu'il n'y ait de préférence plus de point destiné à la rupture. Idéalement, la probabilité de destruction est la même pour toutes les valeurs maximales par matériau et sur toutes les 10 interfaces. Le cas échéant, il n'est pas nécessaire que cette condition soit remplie de manière exacte, et la plupart du temps il est suffisant que les rapports entre le seuil de destruction du deuxième et du troisième matériau et l'intensité lumineuse maximale dans les couches diffèrent d'au maximum 25 % entre eux.

15 Pour des lieux situés à l'intérieur de l'empilement de couches, où les valeurs maximales de l'intensité lumineuse sont inférieures au seuil de destruction du troisième matériau, il n'est plus nécessaire que cette condition soit remplie. Dans l'exemple montré dans la figure 5, la condition citée s'applique pour la région de l'empilement de couches 20 dans laquelle se situent les deux maximales extrêmes de l'intensité lumineuse. La troisième maximale présente déjà une intensité de champ qui est inférieure au seuil de destruction du troisième matériau, c'est-à-dire ici de TiO2. Par conséquent, l'empilement de couches est donc construit de 25 telle manière que les conditions précitées, avec l'écart du rapport d'au maximum 25 %, s'appliquent aux deux successions supérieures des couches 12, 13 constituées du deuxième et du troisième matériau. Conformément à un perfectionnement de ce mode de réalisation, cela vaut en outre pour la couche 11 constituée du premier matériau, dans 30 lequel apparaît l'intensité lumineuse maximale. La partie de la couche à indice de réfraction élevé qui se compose respectivement des deux couches 12, 13 et dans laquelle le champ électrique est supérieur à une valeur définie (environ 20 % dans l'exemple de la figure 5) est constituée de Hf02 et la partie restante de 3025612 21 TiO2. De ce fait, les valeurs maximales du champ électrique selon l'exemple de réalisation sont de 80 % dans la couche 11 de SiO2, de 35 % dans la couche 12 de Hf02, sur une interface de Si02-Hf02, et de 20 % dans la couche de TiO2, sur une interface de Ti02-Hf02. Ainsi, 5 les propriétés des deux matériaux à indice de réfraction élevé sont exploitées de façon optimale. En référence à la figure 8, on décrira ci-après les effets dune telle configuration des couches sur la dispersion. A cet effet, la figure 8 montre la dispersion du temps de propagation de groupe (GDD) en 10 tant que fonction de la longueur d'onde pour trois empilements de couches différents. La courbe 20 (ligne en tirets courts) représente la dispersion d'un empilement de couches de SiO2/TiO2 tel qu'il est montré dans la figure 2. La courbe 21 (ligne en tirets longs) représente la dispersion d'un empilement de couches selon la figure 4, dans 15 lequel, partant de l'exemple montré dans la figure 3, les deux couches de TiO2 supérieures sont remplacées par des couches de Hf02. Enfin, la courbe 22 (ligne continue) représente la dispersion d'un miroir diélectrique conforme à l'invention avec une succession de couches selon la figure 5.

20 La courbe 20 montre une très bonne largeur de bande, mais le miroir diélectrique associé, comportant un empilement de couches de Si02/Ti02, présente un seuil de destruction faible. La courbe 21 représente une largeur de bande optimale, si les couches à indice de réfraction élevé sont constituées respectivement d'un matériau. (Les 25 couches à indice de réfraction élevé sont constituées soit uniquement de TiO2 soit, aux endroits où les champs électriques sont élevés, uniquement de Hf02.) La courbe 22 montre la dispersion, si des couches à indice de réfraction élevé sont réparties sur le Hf02 et le TiO2, comme prévu conformément à l'invention. Le seuil de 30 destruction est à peu près le même que dans un miroir selon la figure 4. Or, d'après la courbe 21, la largeur de bande de la dispersion est presque aussi grande que pour la courbe 20. Concernant la largeur de bande pour une dispersion allant de 3025612 22 -50 à 50 fs2, on obtient dans les exemples des figures 3 à 5, avec les courbes de dispersion 20 à 22 associées, les valeurs suivantes : Deux couches supérieures à indice de réfraction élevé Hf02, sinon TiO2 (fig. 4) Toutes les couches TiO2 à indice de réfraction élevé (fig. 3) Couches mélangées à indice de réfraction élevé, dans une succession Hf02/TiO2 (fig. 5) de [nm] 732,5 728,3 728,3 à [nm] 913,5 921,4 920,1 Largeur de 181 194,8 191,8 bande [nm] La disposition des couches d'un miroir diélectrique 15 conformément à l'invention permet donc dans l'exemple de la figure 5 de gagner plus de 10 nm de largeur de bande de la dispersion (dans la plage de -50 à 50 fs2), tandis que le seuil de destruction reste identique. La figure 9 montre une variante du mode de réalisation 20 représenté dans la figure 5. Cette variante ne prévoit qu'une seule couche 14 à indice de réfraction élevé, avec le deuxième et le troisième matériau. Comme dans l'exemple montré dans la figure 5, cette couche 14 est constituée de deux couches 12, 13 successives formées du deuxième, respectivement du troisième matériau. La 25 couche supérieure, à indice de réfraction élevé, de l'empilement de couches 3 n'est ici pas formée d'une couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau mais d'une couche individuelle formée du deuxième matériau. Ce matériau (ici également du Hf02) présente certes un indice de réfraction plus faible que le troisième matériau (ici le TiO2), 30 mais cette couche, dont l'indice de réfraction est légèrement plus bas que celui du troisième matériau, a une influence relativement faible sur la dispersion. En revanche, la structure des couches est plus faible. Pour ce mode de réalisation de l'invention, la règle suivante s'applique d'une manière générale, sans limitation à l'exemple de réalisation 5 10 3025612 23 spécifique représenté : des couches à indice de réfraction élevé et à indice de réfraction faible alternent dans l'empilement de couches, sachant que là aussi, au moins une fois à l'intérieur de l'empilement de couches 3, une couche 14 est formée avec le deuxième et le troisième 5 matériau, de manière à ce que la composition de la couche 14 varie dans la direction perpendiculaire à ses interfaces, de sorte que sur une interface 140 de la couche 14 il y ait le deuxième matériau et sur l'interface 141 opposée de la couche 14 il y ait le troisième matériau, et une couche 12 du deuxième matériau étant présente au moins une 10 fois et jouxtant une couche 11 du premier matériau mais ne jouxtant pas une couche 13 du troisième matériau. Cette dernière couche du deuxième matériau forme une couche individuelle à indice de réfraction élevé. D'autre part, l'invention n'est pas limitée au remplacement 15 d'une couche à indice de réfraction élevé par deux couches 12, 13 ayant des seuils de destruction au laser différents. Il est également possible de poursuivre la succession des couches du deuxième et du troisième matériau. En d'autres termes, la succession des couches 12, 13 du deuxième et du troisième matériau peut faire partie d'une 20 succession supplémentaire avec une couche d'un quatrième matériau, le cas échéant une couche supplémentaire d'un cinquième matériau, et ainsi de suite. Il est alors judicieux que dans la succession à partir de la couche du deuxième matériau vers les couches d'autres matériaux, le seuil de destruction au laser diminue successivement, et l'indice de 25 réfraction augmente de préférence, dans la mesure où une valeur maximale de l'intensité de champ ne se situe pas dans la couche 14. La figure 10 montre à cet égard un exemple de réalisation d'un empilement de couches 3 dans lequel la couche 14 à indice de réfraction élevé présente non seulement les couches 12, 13 du 30 deuxième et du troisième matériau mais en plus une couche 16 d'un quatrième et une couche 17 d'un cinquième matériau. D'une manière générale, sans limitation à l'exemple de réalisation, un perfectionnement de l'invention prévoit donc que la couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau comporte deux 3025612 24 couches 12, 13, dont une couche 12 est une couche du deuxième matériau et l'autre couche 13 est une couche du troisième matériau, et la couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau comporte au moins une couche supplémentaire d'un matériau supplémentaire. Les 5 seuils de destruction au laser de tous les matériaux de la couche 14 sont de préférence différents, et la succession des couches 12, 13 dans la couche 14 est de préférence choisie telle que le long d'une direction, les seuils de destruction au laser des matériaux des couches augmentent successivement.

10 D'autre part, les couches à indice de réfraction élevé peuvent être remplacées par des nombres variables de matériaux à indice de réfraction élevé. Ainsi, la première zone à indice de réfraction élevé pourrait être une combinaison de trois matériaux à indice de réfraction élevé, et les remplacements suivants ne pourraient être constitués que 15 de deux matériaux à indice de réfraction élevé. Dans les modes de réalisation de l'invention décrits jusqu'ici, la couche 14 était formée d'une succession de couches ayant des seuils de destruction au laser différents. En d'autres termes, dans cet exemple de réalisation, la couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau (et 20 le cas échéant d'autres matériaux) constitue un empilement de couches élémentaire dans l'empilement de couches 3 du miroir diélectrique 1. Toutefois, comme on le voit dans la figure 7, il est possible de faire varier en continu le seuil de destruction au laser, en combinant deux matériaux avec des seuils de destruction différents, en fonction du 25 rapport de mélange de ces deux matériaux, ce qui conduit typiquement aussi à une variation continue de l'indice de réfraction. Par conséquent, conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu qu'à l'intérieur de la couche 14 avec le deuxième et le troisième matériau, le deuxième et le troisième 30 matériau soient mélangés, le rapport des parts du deuxième et du troisième matériau étant modifié en continu dans la direction perpendiculaire aux interfaces 140, 141 de la couche 14, au moins le long d'une portion de longueur. Un exemple de réalisation correspondant est montré dans la figure 11.

3025612 25 Comme dans les autres modes de réalisation, la composition de la couche 14 dans la direction perpendiculaire à ses interfaces 140, 141 est modifiée, de sorte que le deuxième matériau 7 se trouve sur une interface 140 de la couche 14, et le troisième matériau 8 se trouve 5 sur l'interface 141 opposée de la couche 14. Mais à la différence des modes de réalisation décrits jusqu'ici, la variation de la composition est ici continue. Cela est illustré par l'exemple représenté dans la figure 11, par le troisième matériau 8 symbolisé par des hachures, dont la densité diminue dans la direction allant de l'interface 140 à 10 l'interface 141. Le troisième matériau se trouve ici sur l'interface 141, et le deuxième matériau sur l'interface 140 opposée. Ce mode de réalisation peut aussi être combiné avec les autres modes de réalisation décrits jusqu'ici, comportant des couches 12, 13 discrètes. Ainsi, il est par exemple possible de prévoir entre les couches 12, 13 15 du deuxième et du troisième matériau, une zone de transition avec une variation continue de la composition. Enfin, la figure 12 représente la largeur de bande de la dispersion en tant que fonction de la longueur d'onde de différents empilements de couches pour un système de gradients de composition.

20 Le système de gradients de composition est celui montré dans la figure 11. La dispersion en tant que fonction de la longueur d'onde est très similaire à la dispersion montrée dans la figure 8. La courbe 30 (ligne en tirets courts), la courbe 31 (ligne en tirets longs) et la courbe 32 (ligne continue) représentent la dispersion 25 d'un système de gradients de composition avec une variation continue de la composition. La courbe 30 est un système de gradients de composition de Si02/Ti02, la courbe 31 est un système de gradients de composition qui comporte une couche de Hf02, et enfin la courbe 32 représente la 30 dispersion d'un miroir diélectrique conforme à l'invention.

3025612 26 1 Liste des références 2 Miroir diélectrique Impulsion laser 5 3 Empilement de couches 5 Maximum extrême de l'intensité lumineuse 6 Variation du carré de l'intensité de champ électrique 7 Deuxième matériau 8 Troisième matériau 10 11 Couche d'un premier matériau 12 Couche d'un deuxième matériau 13 Couche d'un troisième matériau 14 Couche avec un deuxième et un troisième matériau 16 Couche d'un quatrième matériau 15 17 Couche d'un cinquième matériau 20, 21, 22 Courbes de dispersion 30, 31, 32 Courbes de dispersion

Claims

REVENDICATIONS1. Miroir diélectrique (1) qui comprend un empilement de couches (3) avec une succession de couches ayant des indices de réfraction différents, qui agissent comme filtre d'interférence réfléchissant, les couches étant constituées d'au moins trois matériaux différents ayant des seuils de destruction différents, le seuil de destruction étant l'énergie par surface d'une impulsion laser dirigée sur le matériau, à partir de laquelle le matériau est détruit, un premier matériau parmi les trois matériaux présentant l'indice de réfraction le plus faible et le seuil de destruction le plus élevé, et le deuxième matériau présentant un seuil de destruction plus élevé que le troisième matériau, sachant qu'au moins une fois à l'intérieur de l'empilement de couches (3), une couche (14) est formée avec le deuxième et le troisième matériau, et sachant que la composition de la couche (14) varie dans la direction perpendiculaire à ses interfaces, de sorte que sur une interface (140) de la couche (14) il y ait le deuxième matériau et sur l'interface (141) opposée de la couche (14) il y ait le troisième matériau, la variation de la composition étant choisie telle que l'intensité lumineuse de l'onde stationnaire d'une impulsion laser (2) traversant l'empilement de couches (3) et réfléchie par le miroir diélectrique (1) soit plus élevée dans le deuxième matériau que dans le troisième matériau.
2. Miroir diélectrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche (14) avec le deuxième et le troisième matériau comprend deux couches (12, 13), dont une couche (12) est une couche du deuxième matériau et l'autre couche (13) est une couche du troisième matériau.
3. Miroir diélectrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que dans la couche (14) avec le deuxième et le troisième matériau, des couches (12, 13) du deuxième et du troisième matériau se succèdent, la succession des couches (12, 13) étant choisie telle que l'intensité lumineuse de l'onde stationnaire d'une impulsion laser (2) traversant l'empilement de couches (3) et réfléchie par le 3025612 28 miroir diélectrique (1) soit plus élevée dans la couche du deuxième matériau que dans la couche (13) du troisième matériau.
4. Miroir diélectrique selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche (14) avec le deuxième et 5 le troisième matériau comprend au moins une couche (16, 17) supplémentaire d'un autre matériau, la succession des couches (12, 13, 16, 17) étant de préférence choisie telle que le long d'une direction, les seuils de destruction au laser des matériaux des couches (12, 13, 16, 17) augmentent successivement. 10
5. Miroir diélectrique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième et le troisième matériau sont choisis de manière telle que le seuil de destruction du deuxième matériau soit supérieur au moins d'un facteur 1,5, de préférence au moins d'un facteur 2, au seuil de destruction du troisième matériau. 15
6. Miroir diélectrique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente au moins une des propriétés suivantes : - le premier matériau comprend au moins l'une des matières suivantes : SiO2, MgF, A1F3, BaF2, CaF2 YF3, YbF3, CeF3, DyF3, GdF3, 20 LaF3, ThF4, Na3A1F6, A1203, ou est un mélange qui contient au moins une de ces matières, - le deuxième matériau comprend au moins l'une des matières suivantes :Hf02, Sc203, Ta205, Y203, ZrO2, MgO, ZnO, - le deuxième matériau contient en tant que constituants le 25 premier et le troisième matériau, - le troisième matériau comprend au moins l'une des matières suivantes : TiO2, Nb2O5, Ta205, ZrO2, ou un mélange qui contient au moins une de ces matières.
7. Miroir diélectrique (1) selon l'une des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que l'empilement de couches (3) présente en outre une succession alternante de couches (11, 13) du premier et du troisième matériau.
8. Miroir diélectrique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les épaisseurs des couches (11, 12, 3025612 29 13) de l'empilement de couches sont conçues de manière telle que le maximum extrême (5) de l'intensité lumineuse d'une impulsion laser (2) à l'intérieur de l'empilement de couches (3) se situe dans une couche (11) du premier matériau, entre les interfaces de cette couche 5 (11).
9. Miroir diélectrique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche (11) dans laquelle se situe le maximum extrême de l'intensité lumineuse d'une impulsion laser (2) présente une épaisseur de couche plus élevée que les autres couches (11) du premier 10 matériau.
10. Miroir diélectrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les couches de l'empilement de couches (3) sont constituées de manière telle que pour les deux successions supérieures des couches (12, 13) du deuxième et du 15 troisième matériau, les rapports entre le seuil de destruction du deuxième et du troisième matériau respectif et l'intensité lumineuse maximale dans les couches (12, 13) diffèrent au maximum de 25 % entre eux.
11. Miroir diélectrique (1) selon l'une des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la succession de couches et les épaisseurs de couches de l'empilement de couches (3) sont choisies telles qu'à la surface du miroir diélectrique (1), l'intensité lumineuse présente un minimum ou que l'intensité lumineuse ne dépasse pas 10 % du maximum extrême de l'intensité lumineuse à la surface. 25
12. Miroir diélectrique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu dans l'empilement de couches (3) au moins une fois une couche (12) du deuxième matériau qui est adjacente à une couche (11) du premier matériau mais ne jouxte pas une couche (13) du troisième matériau. 30
13. Miroir diélectrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de la couche (14) avec le deuxième et le troisième matériau, le deuxième et le troisième matériau sont mélangés, le rapport des parts du deuxième et du troisième matériau étant modifié en continu dans la direction 3025612 30 perpendiculaire aux interfaces (140, 141) de la couche (14), au moins le long d'une portion de longueur.