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RCMO
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Recherche en matériaux, technologies et composants
de Couches Minces Optiques
Thématique 3 – Technologies
Banc de mesure locale R&T
Le développement de ce banc spécifique a été effectué dans le cadre des
travaux de thèse de Laetitia Abel-Tiberini (Bourse MEN
2002-2005) et a rendu possible tout d’abord la détermination des paramètres
géométriques de la plume d’évaporation de l’un de nos bâtis d’évaporation,
puis la caractérisation et l’optimisation de l’uniformité de filtres à bande
étroite, et enfin le développement et le contrôle de filtres linéairement
variables.
Banc de mesure locale R&T
La disponibilité de ce banc a rendu possible la réalisation d’une
cartographie de l’épaisseur de matière déposée sur un substrat fixe de
grandes dimensions placé à l’intérieur de notre bâti DIBS (Dual Ion Beam Sputtering). Nous avons pu
ainsi déterminer les principales caractéristiques de l’indicatrice
d’évaporation de deux matériaux (Silice et Tantale) et mettre en évidence
l’influence de l’énergie de pulvérisation sur la direction principale de
cette plume (normale à la cible pour le Tantale, de type spéculaire pour la
silice). La connaissance de ces paramètres constitue un point clef de la
réalisation de filtres à très grande uniformité spatiale ou de filtres à
profil spatial maîtrisé, tels que les filtres linéairement variables.
Cartographie d’épaisseur optique d’une monocouche de dioxyde
d’hafnium
Publications
”Dedicated
Spectrophotometer for localized transmittance and reflectance measurements”,
Abel-Tiberini L., Lemarquis F., Lequime M., Applied
Optics 45 1386-1391 (2006)
”High accuracy measurement
of the residual air gap thickness of thin-film and solid-spaced filters
assembled by optical contacting”, Floriot J.,
Lemarchand F., Abel-Tiberini L., Lequime M., Optics
Communications 260 324-328 (2006)
”Optical Characterisation
of an unknown single layer: Institut Fresnel
contribution to OIC 2004 Measurement Problem”, Lemarchand F., Deumie C.,
Zerrad M., Abel-Tiberini L., Bertussi
B., Lazaridès B., Cathelinaud M., Lequime M., Amra
C., Applied Optics 45 1312-1318 (2006)
”Contrôle non destructif de l’interstice d’air résiduel entre deux filtres
interférentiels assemblés par adhérence moléculaire”, Abel-Tiberini
L., Lemarchand F., Floriot J., Lequime M., Horizons de l’Optique Chambéry SFO
(2005)
”Spatially resolved
spectroscopy for non-uniform thin film coatings: comparison of two dedicated
set-ups”, Krasilnikova A., Piegari A., Dami M.,
Abel-Tiberini L., Lemarquis F., Lequime M., 550-557
Optical Fabrication, Testing, and Metrology II Jena (2005)
”Optical
characterizations techniques”, Lequime M., Amra C., Deumié
C., Commandré M., Natoli J.-Y., Design and
Technology of Coatings Bonassola (2003)
Contrôle in situ large bande R&T
La complexité toujours plus grande des filtres que nous sommes conduits à
réaliser nous impose d’utiliser sur tous nos bâtis un contrôle in situ des
épaisseurs optiques déposées. Ce contrôle utilise une mesure de la
transmission de l’empilement à une longueur d’onde particulière et provoque
l’arrêt du dépôt de cette couche lorsque la dérivée de cette fonction en
fonction de l’épaisseur déposée s’annule. Ce type de contrôle est
particulièrement bien adapté à la réalisation de filtres bande étroite, mais
peut se trouver mis en défaut dans d’autres cas (filtres dichroïques ou lames
séparatrices), pour des raisons liées à la fois à la dispersion des matériaux
déposés et à la faible valeur du rapport signal à bruit du paramètre de
contrôle. Par ailleurs, cette mesure en transmission devient inopérante
lorsque le design du filtre fait appel à des couches métalliques absorbantes.
C’est la raison pour laquelle nous avons décidé de développer sur l’un de nos
bâtis (assistance par plasma) un nouveau système de contrôle permettant
d’enregistrer, à chaque tour du porte substrat et sur un large domaine
spectral (400 nm – 1000 nm), les fonctions de transmission et de réflexion de
l’empilement en cours de fabrication. Ceci nous permet de déterminer à chaque
acquisition l’épaisseur de la couche en cours de dépôt ainsi que la
dispersion spectrale de son indice de réfraction, et d’arrêter le dépôt d’un
matériau lorsque l’épaisseur optique mesurée a atteint sa valeur prévue. Ceci
nous permet également d’étudier l’influence de certaines opérations (entrée
d’oxygène, amorçage du plasma) sur les caractéristiques des couches
métalliques utilisées. Ce système de contrôle, développé dans le cadre de la
thèse de Bruno Badoil (Bourse CNRS Région 2004-2007) a déjà été utilisé avec
très grand profit pour la réalisation de filtres dichroïques et d’absorbeurs
de lumière large bande.
Système de contrôle large bande R&T
Publications
“Development of a
real-time reflectance and transmittance monitoring system for the
manufacturing of metal-dielectric light absorbers”, Badoil B., Cathelinaud
M., Lemarchand F., Lemarquis F., Lequime M., International Conference for
Space Optics Noordwijk ICSO (2006)
Etude expérimentale des effets du passage air-vide
Nous avons réalisé cette étude expérimentale d’une part en 2004-2005 sous
contrat CNES et d’autre part en 2005-2006 sous financement ESA, dans le cadre
d’une coopération avec la
société SESO.
Dans la première étude, nous nous sommes intéressés à la mesure à très
haute résolution du décalage, lors de transitions air-vide-air,
de la longueur d’onde centrale de deux filtres bandes étroites. Les mesures
réalisées ont établi une preuve définitive de l’absence décelable de décalage
(< 2 pm) dans le cas d’un procédé de dépôt très énergétique de type DIBS.
Dans la deuxième action, nous avons participé au développement d’un
outillage générique adapté à la qualification de traitements optiques
multicouches destinés à des applications spatiales, et qui permet, sous vide
ou à pression atmosphérique, de réaliser l’étude de leur comportement optique
dans une large gamme de température (-65°/+80°C).
Publications
”Engineering tool for the
qualification of optical coatings”, Davi M., Perrin
D., Lequime M., Doyle D., International Conference for Space Optics Noordwijk ICSO (2006)
”Ultra fine measurement
of the effect of a vacuum exposure on the central wavelength of narrow
band-pass interference filters manufactured by Dual Ion Beam Sputtering”, Floriot J., Lemarquis F., Boucanssot
M., Lequime M., International Conference for Space Optics Noordwijk
ICSO (2006)
Permanents : Cihan Koc , Frederic Lemarquis , Michel Lequime , Fabien Lemarchand , Laetitia Abel , Christophe Hecquet , Dragan Stojcevski , Thomas Begou ,
Doctorants : Marie-maude Denus-baillargeon , Stephane Sorce , Lihong Gao , |
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