Guides d'onde rubans en Polydimethylsiloxane (PDMS) a large gamme spectrale pour des applications en photonique intégrée

National audienceLa réalisation et la caractérisation de guides d'onde ruban constitués du même matériau polymère à la fois pour le coeur et pour la gaine sont présentées. Ces structures guidantes sont fabriquées à partir de polydimethylsiloxane (PDMS), qui a été retenu pour sa très bonne transparence sur une large gamme spectrale, notamment aux courtes longueurs d'onde (jusqu'à 240 nm) et pour son processus de mise en forme par lithographie douce, méthode simple et bas coût. De premiers tests d'injection optique ont montré que le guidage était effectif dans le visible à 635 nm et à 447 nm et les pertes optiques ont été estimées à quelques dB.cm-1 à 635 nm et à une dizaine de dB.cm-1 à 447 nm

Nanosecond UV laser-induced fatigue effects in the bulk of synthetic fused silica: a multi-parameter study

International audienceMultiple-pulse S-on-1 laser damage experiments were carried out in the bulk of synthetic fused silica at 355 nm and 266 nm. Two beam sizes were used for each wavelength and the pulse duration was 8 ns. The results showed a fatigue effect that is due to cumulative material modifications. The modifications have a long lifetime and the fatigue dynamics are independent of the used beam sizes but differ for the two wavelengths. Based on the fact that, in the context of material-modification induced damage, the damage thresholds for smaller beams are higher than for larger beams, we discuss possible mechanisms of damage initiation

Nanocomposite polymère-clusters inorganiques pour la photonique intégrée : guides rubans et nanostructures-1D

National audienc

Investigation on laser-matter interaction in the nanosecond regime under multi-pulse irradiation : application to optical components for the UV

Les travaux portent sur l’endommagement laser en régime nanoseconde aux longueurs d’onde 355 nm et 266 nm. L'objectif de cette étude est de comprendre et d'analyser les processus mis en jeu lors de l'endommagement laser en surface et en volume de matériaux optiques, massifs ou en couches minces, lors de tirs répétés. Dans ce contexte, un banc d'endommagement laser a été entièrement mis en place et automatisé. Il permet d'analyser la résistance et le vieillissement de ces composants sous irradiation UV à des fréquences de tir de 50Hz, pour un grand nombre de tirs et de relever de façon systématique les paramètres du test les plus importants (profiles spatiaux et énergies des impulsions, images du site avant et après dommage). Pour une meilleure compréhension des phénomènes physiques conduisant à la fatigue des matériaux en tirs laser répétés, un modèle a été développé afin de discriminer les effets statistiques (dus au grand nombre de tirs impliqués) de modifications du matériau sous flux UV. Ce modèle a été validé expérimentalement dans le cas de la silice synthétique étudiée en volume. En ce qui concerne les couches minces, une étude multi-paramètres de la tenue au flux UV de mixtures d'oxydes a été menée, en partenariat avec le Laser Zentrum Hannover (LZH, Allemagne). Ces matériaux ont en effet un comportement complexe et encore mal connu, en particulier en tirs répétés. Enfin, une partie du travail de thèse est consacrée à la caractérisation non-destructive de cristaux de KDP par photoluminescence pompée dans l'UV, réalisée dans le contexte du laser MégaJoule en collaboration avec le CEA Le Ripault (Monts).The work is devoted to laser-induced damage in the nanosecond regime at the wavelengths of 266 nm and 355 nm. The goal of this study is to understand and to analyze the processes taking place during multi-pulse irradiation causing laser-damage, on the surface and in the bulk of massive or thin-films optical materials. To this end, a laser-damage experiment was entirely set up and automated. It allows analyzing the laser-damage resistance and the ageing of these components under UV irradiation at a pulse repetition rate of 50 Hz and for a high number of laser pulses and to record systematically the most important test parameters (spatial beam profiles, energies, images of the site before and after irradiation).To better understand the physical phenomena leading to fatigue effects in the materials under multiple pulse irradiation, a model was developed allowing the discrimination of statistical effects (due to the high number of shots) from material modifications under UV irradiation. This model was confirmed by testing synthetic fused silica irradiated in the bulk. Concerning thin-film coated components, oxide mixtures were studied in collaboration with the Laser Zentrum Hannover (LZH, Germany) using a multi-parameter approach. These materials show indeed a complex behavior and remain poorly known, in particular under multi-pulse irradiation. Finally, a part of the work is dedicated to the non-destructive characterization of KDP crystals by UV-pumped photoluminescence, realized in the framework of the MegaJoule project, in collaboration with CEA Le Ripault (Monts, France)

Advantages of UV210 polymer for integrated optics applications: comparison of ridge and photoinscripted strip waveguide performances

International audienceWe report on the propagation performance comparison of two waveguide structures obtained from the same UV210 photoresist. Ridge waveguide structures were fabricated by deep ultraviolet photolithography, and photoinscripted strip waveguides were realized by the same process, excluding the last development step. Structural and optical studies were carried out for both waveguide families, highlighting a well-controlled photolithography process. Predictions of the propagating modes were also led using the beam propagation method, showing a good agreement with experiments in single-mode propagation. Propagation losses were evaluated at 635 nm by cut-back measurement, showing mean loss values that are slightly lower for photoinscripted waveguides than for ridge waveguides. UV210 photoinscripted waveguides thus combine a fast and low-cost process, reduced optical losses, and a planar surface with as many advantages for more complex integrated components

Analysis of laser-induced fatigue effects under multiple nanosecond laser irradiations in optical materials

International audienc

Contrasted material responses to nanosecond multiple-pulse laser damage: from statistical behavior to material modification

International audienc

Study of laser-induced fatigue effects in synthetic fused silica in the UV

International audienc

Etude multiparamétrique de l’endommagement laser multi-tirs dans l'uv dans le volume de la silice fondue synthétique

National audienc

Multiple-pulse laser damage measurements of pure and mixed oxide thin films

International audienc