Amélioration des performances d'un système à tomographie optique cohérente par l'optique intégrée

GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocGRENOBLE INP-Phelma (381852301) / SudocSudocFranceF

Etude de la stabilité et de la précision des modèles utilisés dans la correction des effets de proximité optique en photolithographie

À l heure actuelle, les modèles photochimiques utilisés dans la correction des effets de proximitéoptique (OPC) en photolithographie sont devenus complexes et moins physiques afin de permettre decapturer rapidement le maximum d effets optiques et chimiques. La question de la stabilité de tels modèlespurement empiriques est devenue d actualité. Dans ce mémoire, nous avons étudié la stabilité desmodèles photochimiques actuels en examinant les différentes causes d instabilité vis-à-vis des paramètresdu procédé. Dans la suite, nous avons développé une méthode perturbative permettant d évaluer le critèrede la stabilité. L obtention de modèles simples et stables nous conduit à séparer les effets optiques desautres effets chimiques. De plus, les approximations utilisées dans la modélisation des systèmes optiquesopérant à grande ouverture numérique entraînent des erreurs résiduelles pouvant dégrader la précisionet la stabilité des modèles OPC. Ainsi, nous nous sommes intéressés à étudier les limites de validitéde l approximation de Kirchhoff, méthode qui, jusqu à présent, est la plus utilisée dans la modélisationdu champ proche d un masque. D autres méthodes semi-rigoureuses, permettant de modéliser les effetstopographiques, ont été également évaluées. Ces méthodes approchées permettent de gagner en précisionmais dégradent le temps de calcul. Nous avons ainsi proposé différentes façons de corriger les effetstopographiques du masque, tout en gardant l approximation de Kirchhoff dans la modélisation de la partieoptique. Parmi les méthodes proposées, nous exploitons celle permettant de réduire les erreurs liéesaux effets topographiques du masque par l intermédiaire d un second modèle empirique. Nous montronsque pour garantir une précision adéquate, il est nécessaire d augmenter la complexité du modèle en rajoutantdes termes additionnels. Enfin, pour garantir la stabilité numérique du modèle empirique, nousintroduirons une nouvelle méthode approchée hybride rapide et précise, la méthode des multi-niveaux,permettant d inclure les effets topographiques par décomposition multi-niveaux du masque fin et discuteronsses avantages et ses limites.At present, common resist models utilized in photolithography to correct for optical proximity effects(OPC) became complex and less physical in order to capture the maximum of optical and chemical effectsin shorter times. The question on the stability of such models, purely empirical, become topical. In thisthesis, we study the stability of existing OPC models by examining the origins of model instability towardsprocess parameters. Thus, we have developed a perturbative method in order to evaluate the stabilitycriterion. However, achieving stable and simple models needs a separation between optical and otherchemical effects. Besides, multiple approximations, widely utilized in the modeling of optical systemsoperating at high numerical aperture, lead to residual errors which can degrade OPC model accuracyand stability. Thus, we were interested to study the limits of validity of the Kirchhoff approximation,a method which, so far, is the most commonly used in mask near-field modeling. Other semi-rigorousmethods for mask topography effect modeling were also evaluated. These approximate methods canimprove the accuracy but degrades the run time. We then suggested different techniques to correct formask topography effects, while keeping the Kirchhoff approximation in the modeling of the optical part.Among them, we showed that errors due to mask topography effects can be partially captured by asecond empirical model. However, in order to ensure a good accuracy, it is necessary to increase themodel complexity by using more additional empirical terms. Finally, in order to achieve a numericalstability of the empirical model, we introduced a new hybrid fast and accurate method, the multi-levelmethod, which allows us to correct for mask topography effects through a multi-level decomposition ofthe thin mask and discussed its advantages and drawbacks.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Reconstruction couleur sous faible éclairement pour des capteurs d'images en technologie CMOS

Résumé confidentielRésumé confidentielSAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Etude et réalisation de nouvelles fonctions en optique intégrée sur verre pour des applications astrophysiques

IN THIS WORK, WE ARE INTERESTED IN INTEGRATED OPTICS BEAM COMBINERS FOR ASTRONOMICAL USES. THE STUDY OF THE ASTRONOMICALS SYSTEM'S NEEDS AND THE STATE OF THE ART HAS LED US TO PROPOSE A SOLUTION BASED ON THE MULTI-MODE INTERFERENCE. THIS STRUCTURE HAS BEEN REALIZED BY THE ION EXCHANGE IN GLASS. THE STRUCTURED DESIGN IS BASED ON THE USE OF EXISTING TOOLS LIKE THE BEAM PROPAGATION METHOD AND ALSO THE DEVELOPMENT O F NEW SOFTWARES ADAPTED TO THE ASTRONOMICAL CASE. VARIOUS CHARACTERIZATION METHODS HAVE BEEN DEVELOPPED TO STUDY THE COMPONENT PERFORMANCES. BEYOND CLASSICAL TOOLS LIKE CUT-OFF OR SPECTRAL ANALYSIS, NEW SETUPS HAVE BEEN APPLIED. CHARACTERIZATIONS SHOW THAT THIS KIND OF STRUCTURE FULFILLS THE NEED FOR THE BEAM COMBINATION OF FOUR TELESCOPES. INDEED, FRINGES ARE CREATED AND THE MEASURE OF THE PHASE CLOSURE WITH A LASER IS EXCELLENT. HOWEVER, THE HIGH LEVEL LOSSES NECESSITATES A CHANGE OF ION EXCHANGED COUPLE.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocGRENOBLE INP-Phelma (381852301) / SudocSudocFranceF

Premiers développements de l'optique intégrée planaire monomode pour les longueurs d'onde entre 2 et 20 micromètres (application à l'interférométrie stellaire)

L'optique guidée monomode est utilisée en interférométrie stellaire pour assurer la recombinaison des faisceaux. Cette solution donne un instrument compact et augmente la précision de mesure des visibilités interférométriques. Elle offre des avantages décisifs pour le projet DARWIN fonctionnant de 4 à 20 micromètres de longueurs d'onde. Dans ce travail, nous avons débuté le développement de l'optique intégrée pour ces longueurs d'onde. Les technologies basées sur la silice, utilisées en bande H [1470-1780nm], ont été validées dans la bande K [2000-2400nm]. Différentes technologiques ont été sélectionnées. Au travers de différentes réalisations et mesures, nous avons défini les développements technologiques à mener et les étapes de caractérisation nécessaires. Nous avons également mené des mesures pour déterminer le domaine de longueurs d'onde sur lequel il y a effectivement un guidage du mode fondamental.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

T-magique en optique intégrée (application à l'interférométrie stellaire)

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'utilisation de l'optique intégrée pour la recombinaison de deux faisceaux optiques en vue des applications en astronomie interférométrique. Après avoir étudié les besoins de système astronomique, nous avons trouvé qu'un T-magique optique est fortement adapté pour obtenir la somme et la différence des deux faisceaux dans l'interféromètre stellaire de Michelson. Pour cela, deux nouvelles structures, sont proposées. La première est basée sur le couplage cohérent de modes rayonnés dans la jonction Y symétrique et la deuxième est basée sur le phénomène de l'interférence des modes dans un guide optique multimode (Multimode interférence MMI). Les deux structures sont analysées et optimisées en utilisant la technique de la (Beam Propagation Method) BPM. Après une étude approfondie la solution MMI est adoptée. C'est ainsi que, la structure MMI est réalisée en utilisant la technologie de l'échange ionique sur verre. afin de déterminer les caractéristiques intrinsèques de la structure, de nouvelles techniques de mesure sont développées. C'est techniques confirment que la structure fonctionne à la longeur d'onde [lambda]=1.55[mu]m (aussi bien qu'à[lambda]=1.3[mu]m. Aussi, nous avons obtenu des pertesd'insertion d'environ 2 dB par rapport au guide droit monomode (à[lamda]=1.55[mu]m), une diaphonie d'environ-6.5 dB, et une bande passante à 3dB d'environ 0.35[mu]m. Après une série de test de caractérisation de la structure en tant qu'élément de recombinaison dans un système d'interférométrie astronomique, nous avons obtenu un contraste d'environ 94% avec une source blanche pour le champ polarisé. Aussi, une nouvelle technique pour déterminer la bande passante de la structure MMI utilisée en tant que combinateur, est proposée. D'après cette mesure interférométrique, la bande passante de recombinaison est estimée à environ 0.2[mu]m.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocGRENOBLE INP-Phelma (381852301) / SudocSudocFranceF

Optique intégrée dans l'infrarouge thermique (application à l'interférométrie en frange noire pour la recherche de planètes telluriques)

L'interférométrie en frange noire est une technique coronographique utilisée en astronomie et qui est au coeur de la mission spatiale Darwin de l'ESA pour la détection de planètes dans des systèmes extra-solaires. Cette technique requiert une grande stabilité du système optique pour la recombinaison de plus de deux faisceaux. De plus, les objectifs scientifiques à atteindre nécessitent également l'utilisation d'un filtrage modal des faisceaux incidents. Ce travail de thèse est axé sur le développement de l'optique intégrée pour la bande 4 - 20 microns pouvant regrouper les fonctions de recombinaison et de filtrage. Le contexte initial est celui de l'extension de l'optique guidée monomode de l'infrarouge proche vers l'infrarouge moyen qui constitue un domaine d'intérêt important pour la recherche de planètes. Après une présentation des enjeux de l'interférométrie en frange noire, j'introduis les notions fondamentales de l'optique guidée monomode utilisés pour l'étude des solutions guides diélectriques et guides creux métalliques. La problématique du couplage du signal dans le guide est également abordée. Leur caractérisation en laboratoire à 10 mircons a requis le développement de bancs optiques et de méthodes spécifiques qui ont permis la mise en évidence du caractère monomode de premières structures synthétisées suivant un procédé technologique précis. Les premières mesures de taux d'extinction montrent également l'intérêt de poursuivre ce type de développement en vue du filtrage modal. L'optique intégrée dans l'infrarouge moyen a atteint une nouvelle et importante étape et pourra répondre, à moyen terme, à la problématique posée par l'interférométrie en frange noire.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Anémomètre laser Doppler en optique intégrée sur verre

International audienc

Anémométrie laser Doppler en optique intégrée sur verre

International audienceNous présentons ici un vélocimètre laser Doppler intégré sur substrat de verre. La structure émettrice est réalisée par échange d'ions (K+-Na+). Une fibre optique multimode sert à la réception des bouffées Doppler. Les caractérisations optiques montrent que le volume de mesure est de 35 ´ 60 μm2 pour une interfrange de 1,0 μm mais que celle-ci croît linéairement avec la distance entre le volume et le capteur. Le contraste des franges est supérieur à 0,9, les pertes optiques totales de l'ordre de 5 dB, la précision de l'instrument de mesure, ±5% dans le pire cas. Des signaux de visibilité 0,5 ont été obtenus dans la soufflerie du LEGI à des taux de validation de 50 à 400 Hz. Le frottement entre l'air et la paroi a été calculé et est en accord avec des résultats obtenus avec un anémomètre à film chaud

Anémométrie laser Doppler en optique intégrée sur verre

International audienceNous présentons ici un vélocimètre laser Doppler intégré sur substrat de verre. La structure émettrice est réalisée par échange d'ions (K+-Na+). Une fibre optique multimode sert à la réception des bouffées Doppler. Les caractérisations optiques montrent que le volume de mesure est de 35 ´ 60 μm2 pour une interfrange de 1,0 μm mais que celle-ci croît linéairement avec la distance entre le volume et le capteur. Le contraste des franges est supérieur à 0,9, les pertes optiques totales de l'ordre de 5 dB, la précision de l'instrument de mesure, ±5% dans le pire cas. Des signaux de visibilité 0,5 ont été obtenus dans la soufflerie du LEGI à des taux de validation de 50 à 400 Hz. Le frottement entre l'air et la paroi a été calculé et est en accord avec des résultats obtenus avec un anémomètre à film chaud