OPTO-structuration laser femtoseconde pour la fabrication de composants photoniques innovants – OPTOPHAB

La photonique a besoin d'une technique de fabrication pour imprimer « à la demande » des composants optiques permettent la mise en forme de faisceau arbitraire. Idéalement, de telles optiques seraient plates, minces, présentant une faible perte et un seuil de dommage élevé. En principe, le profil de phase de presque tous les composants optiques, y compris les lentilles, les réseaux, les prismes, les lames de phase peuvent être conçu sur la base de « phase géométrique 3D» (phase Pancharatnam-Berry). Théoriquement, n'importe quel profil de phase peut être obtenu avec un rendement théorique de 100 %. De plus, la possibilité d'imprimer une réponse de phase anisotrope (biréfringence) variant spatialement permettra de créer des faisceaux structurés en polarisation (transversaux et longitudinaux) comme des faisceaux vectoriels cylindriques ou plus généralement des faisceaux de Poincaré.
Le projet OPTOPHAB propose d'exploiter la technique d'écriture directe par laser femtoseconde pour inscrire des composants photoniques arbitraires dans des verres (Vis et moyen IR). Dans un régime d'irradiation multi-impulsionnels, des nanoréseaux auto-organisés peuvent se former à l'intérieur de la plupart des verres. Ces structures sont sub-longueur d'onde (période ~200-300 nm). Il est important de noter que leur biréfringence peut être contrôlée en amplitude et en direction à l'aide des paramètres laser. Cette technique ouvre de larges perspectives pour fabriquer n'importe quel composant optique. Cependant, et malgré les premières réalisations passionnantes, leur exploitation plus large est toujours entravée par des performances limitées (vitesse d'écriture>10h/cm2, transmission 70%, densité de phase 0,1 rad/micron) résultant principalement du manque de contrôle des processus d'interaction laser-matière. OPTOPHAB surmontera ces limitations pour libérer à la fois le potentiel industriel, monter en TRL au moyen de nombreux développements scientifiques nécessitant une mise en forme complexe des faisceaux.