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Réalisation de structures optiques photoinduites

Différents procédés permettent l’obtention de guides d’ondes. Certains, basés sur des techniques d’inscriptions physiques (diffusion, échange ionique…), conduisent à la fabrication de guides dont les propriétés (largeur, indice de réfraction…) sont figées. D’autres mettent en œuvre la capacité de la lumière à guider la lumière.

Ces derniers, liés à une modification locale de l’indice de réfraction du matériau, peuvent être réalisés soit, directement par le faisceau se propageant, soit par l’intermédiaire de différents faisceaux de contrôle. Dans le premier cas il s’agit d’une propagation de type soliton, le deuxième cas peut être réalisé grâce à la technique d’illumination latérale mise au point au laboratoire.

Le principe de fonctionnement de cette technique est donnée figure 1. Elle repose sur les propriétés photoréfractives du matériau. Sous l’action combinée d’un champ électrique et d’une illumination de contrôle choisie, il est possible de créer une structure optique au design souhaité possédant un indice de réfraction différent (i.e. un guide dans le cas d’une illumination comme celle représentée figure 1). Le montage optique est représenté figure 2 et le cristal illuminé latéralement est présenté figure 3.

Figure 1 : Schéma simplifié de la technique d'illumination latérale pour l'inscription de guides 2D reconfigurables.

 

Figure 2 : Montage expérimental permettant la photoinscription de structures optiques par la technique d'illumination latérale.

 

Figure 3 : Création du guide 2D dans le cristal à l'aide des deux faisceaux de contrôle dans le vert.

La figure 4 ci-dessous, montre respectivement un faisceau diffractant librement dans le cristal (a), puis guidé dans une dimension (b) et enfin dans les deux dimensions (c). La dimension du guide obtenu est de 25µm (suivant chaque axe pour celui en 2D) et la modulation d’indice est de 10-4. Les paramètres du guide sont facilement ajustables grâce à un modulateur spatial de lumière servant à moduler le front d’onde du faisceau de contrôle.

Figure 4 : (a) faisceau non guidé, (b) faisceau guidé 1D, (c) faisceau guidé 2D.

Outre les différentes possibilités qu’offre cette technique pour la réalisation de guides reconfigurables, elle permet également la photoinscription de réseaux de guides couplés (en vue de l’étude de la propagation d’un faisceau dans ce type de structures), ainsi que la réalisation d’éléments optiques ajustables et reconfigurables rapidement.

Matériel utilisé : Spatial Light Modulator LC-R 1080 Holoeye.

Ce travail expérimental est réalisé par Charles CIRET, doctorant au LMOPS