Nano-imprinted subwavelength gratings as polarizing beamsplitters

Polarizing beamsplitters have numerous applications in optical systems, such as systems for freeform surface metrology. They are classically manufactured from birefringent materials or with stacks of dielectric coatings. We present a binary subwavelength-structured form-birefringent diffraction grating, which acts as a polarizing beamsplitter for a wide range of incidence angles -30°…+30°. We refine the general design method for such hybrid gratings. We furthermore demonstrate the manufacturing steps with Soft-UV-Nanoimprint-Lithography, as well as the experimental verification, that the structure reliably acts as a polarizing beamsplitter. The experimental results show a contrast in efficiency for TE- and TM-polarization of up to 1:18 in the first order, and 34:1 in the zeroth order. The grating potentially enables us to realize integrated compact optical measurement systems, such as common-path interferometers

Fabrication par masque de phase de réseaux de diffraction d'aire et de période ultimes

This PhD thesis presents a bench capable to write highly coherent diffraction gratings on a large area (potentially one square meter) with periods varying from 100 nm to several micrometers. The strategy is based on the "write on the fly" method, which allows writing long and stitchingless gratings by scanning a photoresist-coated substrate under a small area interferogram generated by a phase mask. The main object of this thesis concerns the design of the phase-mask. Two different types have been developed. The first type can be described as a monolithic Mach-Zehnder interferometer comprising three diffraction gratings at the same side of a thick fused silica substrate. This approach has the advantage of writing large periods without any upper limitation. Standard lithography techniques (e-beam, RIE) have been used to fabricate the mask during a two months stay at UEF at Joensuu. At the wavelength of 442 nm, a large 2 µm period grating has been made with exposure by a divergent beam. The second type of mask is binary and made in a layer of high refractive index material. It has been used at the 244 nm wavelength and under immersion to write a 100 nm period grating. The modeling was performed to find the optimal structure capable of suppressing the zeroth transmitted order. The masks were made by three European partners within the Network of Excellence NEMO. The etching of LuAG has also been studied in view of making a 193 nm phase-mask. To write large and homogeneous gratings, various methods of beam expansion were compared to generate a light line with a homogeneous intensity profile (top-hat). Solutions for the fabrication of long phase-masks have also been demonstratedCette thèse présente un banc d'écriture de réseaux de diffraction de grande surface dont la période peut varier de 100 nm à plusieurs micromètres. Le principe est basé sur l'écriture au vol qui permet d'écrire des longs réseaux en balayant continûment un substrat recouvert de résine photosensible sous un interférogramme de petite dimension créé par un masque de phase. Deux types de masques ont été fabriqués. Le premier, pouvant être décrit comme un interféromètre de type Mach-Zehnder monolithique, présente l'intérêt d'écrire des réseaux de grandes périodes sans limite supérieure. Il est composé de trois réseaux de diffraction, écrits sur la même face d'un substrat épais grâce à destechniques standards de lithographie (e-beam, gravure RIE) accessibles lors d'un échange à l'UEF àJoensuu. A la longueur d'onde 442 nm, ce masque a permis d'écrire un réseau de période de 2 µmde grande dimension à l'aide d'une nappe de lumière divergente. Le second type de masque est monolithique en matériau haut indice. Il est utilisé en immersion à la longueur d'onde de 244 nm; des réseaux de période de 100 nm ont été écrits. La structure capable de supprimer l'ordre zéro transmis a été modélisée et les masques ont été fabriqués par trois partenaires européens du réseau d'excellence NEMO. La gravure du LuAG a également été étudiée en vue de fabriquer un masque de phase pour la longueur d'onde 193 nm. Afin d'écrire des réseaux larges et homogènes, une étude des différentes techniques d'élargissement de faisceau a été réalisée en vue de disposer d'une ligne de lumière avec un profil d'intensité homogène dit " top-hat ", et une méthode de fabrication d'un long masque de phase a été développé

Phase mask diffraction grating printing of extreme area and period

Cette thèse présente un banc d’écriture de réseaux de diffraction de grande surface dont la période peut varier de 100 nm à plusieurs micromètres. Le principe est basé sur l’écriture au vol qui permet d’écrire des longs réseaux en balayant continûment un substrat recouvert de résine photosensible sous un interférogramme de petite dimension créé par un masque de phase. Deux types de masques ont été fabriqués. Le premier, pouvant être décrit comme un interféromètre de type Mach-Zehnder monolithique, présente l’intérêt d’écrire des réseaux de grandes périodes sans limite supérieure. Il est composé de trois réseaux de diffraction, écrits sur la même face d’un substrat épais grâce à destechniques standards de lithographie (e-beam, gravure RIE) accessibles lors d’un échange à l’UEF àJoensuu. A la longueur d’onde 442 nm, ce masque a permis d’écrire un réseau de période de 2 µmde grande dimension à l’aide d’une nappe de lumière divergente. Le second type de masque est monolithique en matériau haut indice. Il est utilisé en immersion à la longueur d’onde de 244 nm; des réseaux de période de 100 nm ont été écrits. La structure capable de supprimer l’ordre zéro transmis a été modélisée et les masques ont été fabriqués par trois partenaires européens du réseau d’excellence NEMO. La gravure du LuAG a également été étudiée en vue de fabriquer un masque de phase pour la longueur d’onde 193 nm. Afin d’écrire des réseaux larges et homogènes, une étude des différentes techniques d’élargissement de faisceau a été réalisée en vue de disposer d’une ligne de lumière avec un profil d’intensité homogène dit « top-hat », et une méthode de fabrication d’un long masque de phase a été développéeThis PhD thesis presents a bench capable to write highly coherent diffraction gratings on a large area (potentially one square meter) with periods varying from 100 nm to several micrometers. The strategy is based on the “write on the fly” method, which allows writing long and stitchingless gratings by scanning a photoresist-coated substrate under a small area interferogram generated by a phase mask. The main object of this thesis concerns the design of the phase-mask. Two different types have been developed. The first type can be described as a monolithic Mach-Zehnder interferometer comprising three diffraction gratings at the same side of a thick fused silica substrate. This approach has the advantage of writing large periods without any upper limitation. Standard lithography techniques (e-beam, RIE) have been used to fabricate the mask during a two months stay at UEF at Joensuu. At the wavelength of 442 nm, a large 2 µm period grating has been made with exposure by a divergent beam. The second type of mask is binary and made in a layer of high refractive index material. It has been used at the 244 nm wavelength and under immersion to write a 100 nm period grating. The modeling was performed to find the optimal structure capable of suppressing the zeroth transmitted order. The masks were made by three European partners within the Network of Excellence NEMO. The etching of LuAG has also been studied in view of making a 193 nm phase-mask. To write large and homogeneous gratings, various methods of beam expansion were compared to generate a light line with a homogeneous intensity profile (top-hat). Solutions for the fabrication of long phase-masks have also been demonstrate

Fabrication par masque de phase de réseaux de diffraction d'aire et de période ultimes

Cette thèse présente un banc d écriture de réseaux de diffraction de grande surface dont la période peut varier de 100 nm à plusieurs micromètres. Le principe est basé sur l écriture au vol qui permet d écrire des longs réseaux en balayant continûment un substrat recouvert de résine photosensible sous un interférogramme de petite dimension créé par un masque de phase. Deux types de masques ont été fabriqués. Le premier, pouvant être décrit comme un interféromètre de type Mach-Zehnder monolithique, présente l intérêt d e crire des réseaux de grandes périodes sans limite supérieure. Il est composé de trois réseaux de diffraction, écrits sur la même face d un substrat épais grâce à destechniques standards de lithographie (e-beam, gravure RIE) accessibles lors d un échange à l UEF àJoensuu. A la longueur d onde 442 nm, ce masque a permis d écrire un réseau de période de 2 mde grande dimension à l aide d une nappe de lumière divergente. Le second type de masque est monolithique en matériau haut indice. Il est utilisé en immersion à la longueur d onde de 244 nm; des réseaux de période de 100 nm ont été écrits. La structure capable de supprimer l ordre zéro transmis a été modélisée et les masques ont été fabriqués par trois partenaires européens du réseau d excellence NEMO. La gravure du LuAG a également été étudiée en vue de fabriquer un masque de phase pour la longueur d onde 193 nm. Afin d écrire des réseaux larges et homogènes, une étude des différentes techniques d élargissement de faisceau a été réalisée en vue de disposer d une ligne de lumière avec un profil d intensité homogène dit top-hat , et une méthode de fabrication d un long masque de phase a été développéeThis PhD thesis presents a bench capable to write highly coherent diffraction gratings on a large area (potentially one square meter) with periods varying from 100 nm to several micrometers. The strategy is based on the write on the y method, which allows writing long and stitchingless gratings by scanning a photoresist-coated substrate under a small area interferogram generated by a phase mask. The main object of this thesis concerns the design of the phase-mask. Two different types have been developed. The first type can be described as a monolithic Mach-Zehnder interferometer comprising three diffraction gratings at the same side of a thick fused silica substrate. This approach has the advantage of writing large periods without any upper limitation. Standard lithography techniques (e-beam, RIE) have been used to fabricate the mask during a two months stay at UEF at Joensuu. At the wavelength of 442 nm, a large 2 m period grating has been made with exposure by a divergent beam. The second type of mask is binary and made in a layer of high refractive index material. It has been used at the 244 nm wavelength and under immersion to write a 100 nm period grating. The modeling was performed to find the optimal structure capable of suppressing the zeroth transmitted order. The masks were made by three European partners within the Network of Excellence NEMO. The etching of LuAG has also been studied in view of making a 193 nm phase-mask. To write large and homogeneous gratings, various methods of beam expansion were compared to generate a light line with a homogeneous intensity pro le (top-hat). Solutions for the fabrication of long phase-masks have also been demonstratedST ETIENNE-Bib. électronique (422189901) / SudocSudocFranceF

Présentation du NEMO Edukit

article de 3 Pages et posterNational audienceL'objectif du présent article est de présenter le kit éducatif développé dans le cadre du réseau d'excellence NEMO (Network of excellence on Micro Optics) du 6ème PCRD [1]. NEMO est un projet visant à rassembler des partenaires de plusieurs pays européen dans le domaine de la micro-optique. Pour convaincre les élèves, dès l'école primaire et jusqu'à la fin du secondaire, des applications et du rôle de l'optique et la micro-optique dans la vie quotidienne ou dans la recherche, plusieurs partenaires de NEMO ont collaborés à la création de ce kit éducatif

Three-grating monolithic phase-mask for the single-order writing of large-period gratings

International audienceA new type of high-efficiency monolithic phase mask comprising three diffraction gratings creates a purely single spatial frequency interferogram of large period that can be used to print large gratings. The fabrication of a long, 2 m-period grating according to the write-on-the-fly scheme is given as an example

Monolithic dual-grating phase mask for long grating writing

International audienceA new type of achromatic phase mask is presented which creates an interferogram of single spatial frequency regardless of the ratio between the interferogram period and the exposure wavelength. The functional demonstration of this monolithic phase mask was made in the case of a long grating of period as large as 2 µm by mean of an exposure beam at 442 nm wavelength, i.e., more than four times smaller. The monolithic element performs one first splitting function exerted by a central transmission grating of period 1 which diffracts the incoming beam in two diffracted beams in the substrate which are then reflected to the backside of the substrate. The element performs a second diffractive function by means of two identical side-grating of period 2 placed at either side of the first grating. This function is the redirection of the two said beams under the monolith substrate at an angle which creates an interferogram of the desired perio

Monolithic double-grating phase mask for high-spatial-coherence large-period grating printing

International audienceA monolithic double-grating phase mask comprising three short-pitch grating sections of spatial frequencies k1 and k2 collocated at one side of a substrate produces a large-period interferogram without higher harmonics to print in a photoresist film a latent grating of small spatial frequency equal to twice k2−k1. When incorporated in a write-on-the-fly scheme, the elements permit the fabrication of unlimitedly long gratings