Cancellation of the zeroth order in a phase mask by mode interplay in a high index contrast binary grating

A new grating phase mask is designed that allows the cancellation of the zeroth transmitted order in a diffraction configuration where the grating period is smaller than twice the exposure wavelength. An analytical treatment based on the true-mode method delivers the structure parameters, achieving 100% interference contrast. This modal approach is used to describe the modal operation of the giant reflection to zero-order device

Écriture au vol par masque de phase de grands réseaux de période submicronique

Le sujet de la thèse traite de l'écriture de réseaux de période submicrométrique sur les longueurs supérieures à 100 mm. L'application directe envisagée est l'écriture de règles pour les capteurs de position, mais des applications plus larges telles que la spectroscopie, le traitement de la lumière blanche, ... sont visées. La technique choisie est une écriture dynamique à partir d'un interférogramme généré par un masque de phase. Grâce à la synchronisation du déplacement avec l'illumination du masque, il est possible de s'affranchir de légères variations de vitesse. Les résultats expérimentaux ont conduit à la réalisation de réseaux de période 500 mm sur des longueurs supérieures à 300 mm. La modélisation de la technique d'écriture a été réalisée en considérant l'efficacité des ordres diffractés et la modulation. Une étude de l'influence des différents paramètres (réglages, guidage du banc de translation, conditions expérimentales...) a aussi été menée. Le masque de phase, élément clef du dispositif, a été étudié sous la problématique générale de l'annulation de l'ordre 0. En effet, l'écriture de petites périodes sous insolation UV demande des masques présentant des périodes proches de la longueur d'onde. Dans ce cas les masques monolithiques en quartz ne permettent pas une minimisation suffisante de l'ordre 0. Un travail de modélisation a permis de développer une structure utilisant une couche mince de matériau haut indice permettant l'obtention d'un interférogramme de haut contraste sous le masque, c'est à dire une annulation de l'efficacité de diffraction dans l'ordre 0 transmis. Une étude théorique de ce type de masque basée sur une approche modale a été réalisée.The subject of the present thesis deals with the continuous dynamic writing of long diffraction gratings of submicron period. The direct application is the fabrication of grating scales for displacement sensors but other applications like spectroscopy or white light processing... are considered. The chosen technique is the dynamic writing from of interferogramme generated by a phase mask. Thanks to the synchronization of the displacement with the mask illumination it is possible to carry out the grating writing regardless of the translation velocity : the modulator is driven by the signal delivered by the position sensor composed of a sensor and a reference scale. The experimental endeavors have led to of gratings of 300 mm length of 500 nm period. The modeling of the writing technique has been performed considering the diffraction efficiency in the diffracted orders and the exposure modulation signal. The influence of different parameters (adjustments, experimental conditions...) has been studied. The phase mask is a key element of the writing setup. It has been studied here theoretically and modelized in the objective of the cancellation of the zeroth order from a modal vision stand point. The writing of small periods under UV exposure requires phase masks of periods close to the wavelength. In this case the standard monolithic fused quartz phase mask does not permit a sufficient minimization of the zeroth order. A modeling work has permitted to develop a phase mask structure based involving a high index thin film leading to an efficient suppression of the zeroth transmitted order. The theoretical study based on the true modal method is also presentedST ETIENNE-BU Sciences (422182103) / SudocSudocFranceF

Normalized analysis for large tolerance binary gratings from a modal approach

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Longitudinal magneto-optical effect enhancement with high transmission through a 1D all-dielectric resonant guided mode grating

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Magnetic nanocomposite films with photo-patterned 1D grating on top enable giant magneto-optical intensity effects

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Continuous writing technique of long gratings for metrological applications

International audienceThe method presented here is an optical technique allowing the high productivity printing of long submicron period gratings by means of a phase mask illuminated by an intensity modulated laser beam. The continuous writing of the grating permits to avoid stitching errors and the fabrication of very long gratings. The main applications concern the fabrication of long optical scales for high resolution optical encoders. The experimental results presented here show 100 mm long resist gratings with 500 nm period

Exaltation de l’effet magnéto-optique longitudinal par une structure diélectrique résonante en mode guidé

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Novel hybrid nanocomposite photo-structured for the preparation of magneto-optical devices

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