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CA 02479986 2004-09-14
DESCRIPTION
Le domaine de la photonique est en plein développement depuis 30 ans et
répond à de nombreux besoins principalement en télécommunications. Initia-
lement, les composants optiques utilisés étaient basés sur la fibre optique
pour
ses faibles pertes, sa facilité à la fusion et son faible coût. Néanmoins, les
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soins récents d'une intégration avec d'autres composants optoélectroniques
et la nécessité de produire en grande quantité des composants de plus en
plus complexes tout en respectant des contraintes d'espace, ont concouru au
développement d'une nouvelle classe de guides d'ondes optiques : les guides
plans. Ces derniers ont pour avantages d'intégrer composants actifs et passifs
sur le même support, d'être manufacturables en grande quantité réduisant
ainsi les coûts et de permettre une densification des composants. Malheureu-
sement, cette technologie nécessite un investissement en matêriel très coûteux
avec des installations spécialisées tout en présentant intrinsèquement des
pertes plus élevées que les fibres optiques.
La présente invention consiste en une nouvelle technique de fabrication
de guides d'ondes optiques plans par laser et propose une solution originale
aux problèmes précédemment évoqués. Cette invention peut potentiellement
donner un second soufl3e à ce domaine.
D'autres techniques de fabrication par laser ont été proposées depuis
quelques années, mais l'ob,~et de cette demande de brevet utilise une ap-
proche totalement différente. Il a été proposé, dans un premier temps, d'uti-
liser l'écriture directe de guides par laser ultraviolet mais cette technique
est
limitée au matériaux fortement photosensibles ce qui empêche son utilisation
dans la plupart des matériaux présentant des nonlinéarités. Plus récemment,
il a été proposê d'utiliser un laser femtoseconde générant des impulsions
ultra-
brèves : cette approche permet l'écriture dans une vaste gamme de matériaux
mais elle modifie aussi la structure du matériau utilisé ce qui est
indésirable
pour la plupart des applications alors que le profil du guide ainsi créé est
asymétrique et irrégulier augmentant les pertes de couplage avec une fibre
optique. Qui plus est, cette technique endommage le matériau en créant une
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dépression au lieu de l'irradiation ce qui compliquera considérablement le
dépôt de couches subséquentes.
L'invention que nous proposons est totalement différente des technologies
précédemment décrites. En effet, plutôt que d'écrire le guide d'onde lui-même
par un changement d'indice de rëfraction du matériau ou tout autre moyen,
nous gravons le matériau à l'aide d'un laser de façon à réaliser des rainures
de
part et d'autre de ce qui deviendra le coeur du guide. La laxgeur et la profon-
deur de ces rainures peuvent être contrôlées en modifiant le profil spatial du
faisceau laser et en choisissant adéquatement Ies paramètres expérimentaux.
De façon inhérente à cette approche, la plupart des matériaux employés
en photonique peuvent être gravés, qu'ils soient amorphes ou cristallins :
ceci
est de grande importance car il est présentement impossible de réaliser des
guides d'onde optiques dans de nombreux matëriaux présentant toutefois des
propriétés optiques intéressantes. Cette technique ne nécessite pas l'emploi
de
masques de photolithographie coûteux qui doivent être changés pour obtenir
des composants différents mais, en plus, dû à sa très grande simplicité, la
réalisation des guides d'onde aptiques est très rapide car elle ne nécessite
qu'une seule étape. Bien entendu, différents lasers doivent être utilisés pour
réaliser ces gravures selon la nature du matériau utilïsé car la technique
proposée repose sur l'absorption de l'énergie lumineuse par le matériau insolé
et qui provoque son ablation. Cette approche permet également de réduire
les pertes de propagation dans les guides car Ies parois des rainures sont
lisses
puisque Iors de l'ablatïon le matériau est chauffé : ceci permet sa diffusion
et
la création de cette surface plus Iisse.
Cette technique ne modifiant pas la structure et l'indice du matériau
tout en maintenant l'intégrité des surfaces, s'avère particulièrement appro-
prié pour l'écriture de guides dans des matëriaux présentant de fortes non-
linéarités ou encore dans lesquels on peut induire des nonlinéarités. En
effet,
les nonlinéarités présentes sont influencés par les paramètres précédemment
mentionnés. Ce domaine est très prometteur car il peut déboucher sur la
création de composants optiques actifs ou la fonction du composant peut
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