Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : OPTIQUE, PHOTONIQUE ET TRAITEMENT D'IMAGE
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Optique non-linéaire,Chalcogénures,couches minces,microscopie électronique,absorption saturable,super-résolution,
Keywords
Nonlinear optics,Chalcogenides,thin films,electron microscopy,saturable absorption,super-resolution,
Titre de thèse
Composants optiques multicouches micro et nano structurés par laser
Micro and nano structured multilayer optical components by laser
Date
Jeudi 16 Mars 2023 à 15:00
Adresse
INSTITUT Fresnel Pierre Coton
Jury
Président |
Mme Stéphanie ESCOUBAS |
IM2NP |
Examinateur |
M. Antoine BOURGADE |
Bertin Technologies |
Directeur de these |
M. Jean-Yves NATOLI |
Institut Fresnel |
CoDirecteur de these |
M. Konstantinos ILIOPOULOS |
Institut Fresnel |
Rapporteur |
M. Laurent LAMAIGNIERE |
CEA-CESTA Le Barp |
Rapporteur |
M. Stelios COURIS |
Université de Patras |
Résumé de la thèse
La fabrication de composants pour la nano-photonique représente un enjeu important.
Une méthode pour fabriquer des composants ayant des motifs à léchelle
nanométrique est dutiliser linscription laser directe en super-résolution en utilisant
les propriétés non-linéaires dun masque, notamment son absorption saturable.
Ici nous détaillons loptimisation dun matériau qui pourra être utilisé comme masque
de super-résolution, le Sb2Te3. Cematériau est déposé en couche mince sur un substrat
grâce à une machine de dépôt. Ces couches minces ont été recuites de différentes
manières (par four, par laser et durant le dépôt) et leur cristallinité a été vérifiée par
diverses méthodes (diffraction par rayon X et microscopie électronique).
Nous avons étudié la dépendance entre lépaisseur déposée de Sb2Te3 et ses performances
non-linéaires grâce à la technique du Z-Scan et nous avons trouvé que
lépaisseur optimale se situe autour de 10 nm. Grâce aux études Z-Scan nous avons
aussi déterminé les paramètres dabsorption saturable des couches fabriquées. Ces
paramètres sont utilisés lorsque lematériau est utilisé en tant quabsorbant saturable
dans les systèmes de blocage demodes.
La stabilité des couches minces de Sb2Te3 sous une irradiation laser intense a été
également étudiée. Cette étude a révélé que les couches minces se modifiaient avec le
temps et quelles perdaient leur caractère dabsorbant saturable. Une tentative dinscription
en super-résolution a été effectuée en utilisant un empilement dAs2S3/Ag. À
cause de la nature cumulative de la modification leffet de super-résolution na pas
été observé.
Thesis resume
The fabrication of components for nano-photonics is a major challenge. One method
to fabricate components with nanoscale patterns is to use super-resolved direct laser
writing by using the non-linear properties of a mask, in particular its saturable absorption.
Here we detail the optimization of a material that can be used as a super-resolution
mask, the Sb2Te3. This material is deposited as a thin films on a substrate . These thin
films have been annealed in different ways (by oven, by laser and during the deposition)
and their crystallinity has been verified by various methods (X-ray diffraction
and electron microscopy).
We studied the dependence between the deposited thickness of Sb2Te3 and its nonlinear
performance using the Z-Scan technique and found that the optimal thickness is
around 10nm. By carrying out Z-Scan measurements we have also determined the
saturable absorption parameters of the thin films. These parameters are used when
the material is employed as a saturable absorber for mode-locking laser systems.
The behavior of Sb2Te3 thin films under intense laser radiation was also studied.
An attempt to achieve super-resolution has been performed by using As2S3/Ag multilayers
for the inscription. Due to the cumulative nature of the modification the
super-resolution effect was not observed.