Brevet FR2681436A1 — publié le 19930319

Procédé de mise en place d'un dispositif optique en couches minces sur un élément optique et composant optique résultant La présente invention porte sur un procédé de mise en place d'un dispositif optique réalisé par couches minces sur un élément optique de transmission, ainsi que sur le composant optique résultant de la mise en oeuvre de ce procédé. Ce dispositif optique réalisé par couches minces est un filtre optique de séparation et de sélection de longueurs d'ondes ou une structure anti-réflexion. I1 est constitué par un empilement de couches minces, réalisé par évaporation sous vide. Ce traitement est à nombre de ~4lattions élevé et est de durée longue. L'élément optique peut être une fibre optique, ou un guide d'ondes d'optique intégrée dans un substrat, ou tout autre élément optique tel qu'une lentille, notamment. La mise en place de tels dispositif optiques sur un guide d'ondes par exemple est réalisée actuellement selon deux méthodes connues possibles. L'une de ces méthodes connues consiste à réaliser le dépôt de ce dispositif optique directement sur l'extrémité du guide d'ondes devant le recevoir. Plusieurs guides d'ondes sont introduits en même temps dans un bâti d'évaporation, pour la mise en place du dispositif optique convenable directement sur chacun d'eux. Les manipulations élevées pendant ce traitement commun peuvent alors être différentes selon les différents dispositifs optiques réalisés sur les différents guides d'ondes. A l'issue de traitement les composants optiques résultants sont testés. Ceux dont le dépôt de couches minces est défectueux ou l'empilement n'a pas les caractéristiques et les performances attendues sont perdus. Cette méthode de dépôt direct en place est lourde.Elle n'est intéressante que pour un grand nombre de composants traités simultanément, et pour ces composants quasi-identiques et dont les empilements sont en nombre réduit de couches, elles-mêmes peu complexes. La seconde méthode connue consiste à réaliser le dépôt des couches minces non plus directement sur l'extrémité du guide d'ondes concerné mais sur un substrat auxiliaire, en verre et de type lame mince, et à mettre et maintenir en place sur le guide d'ondes l'empilement de couches minces, avec la lame qui le porte. Un composant optique obtenu par cette seconde méthode est décrit notamment dans l'article "High-performance guided- wave multi/demultiplexer based on novel design using embedded gradient-index waveguides in glass" publié dans Electronics Letters 27 août 1987 - vol.23 nO 18. Le composant optique résultant est un multiplexeur/démultiplexeur à guides d'ondes d'optique intégrée dans un substrat de verre et à filtres en couches minces disposés avec leur lame support sur les accès sélectifs de ces guides. Pour la mise en place des ces filtres avec leur lame support, des microfentes, de largeur et profondeur définies avec précision passant par ces accès sélectifs, sont prévues dans le substrat transversalement aux guides. La lame et le filtre qu'elle porte sont montés et maintenus en place dans chaque microfente à l'aide d'un agent optique d'adhérence. Cette deuxième méthode a l'avantage par rapport à la première de pouvoir tester les dispositifs optiques en couches minces avant leur mise en place sur les guides d'ondes. Par contre elle nécessite de résoudre la difficulté de mise en place, sans altérer les performances du composant. En particulier, elle doit résoudre les problèmes techniques que posent la réalisation des microfentes et le positionnement précis de la lame avec son dispositif optique dans la microfente et transversalement à l'accès du ou des guides. En outre la lame ainsi intégrée au filtre et au composant résultant crée une diffusion de la lumière guidée qu'elle reçoit. Elle conduit à des pertes et donc à une atténuation, non négligeables, de lumière transmise. La présente invention a pour but de bénéficier des avantages de ces deux méthodes connues et d'en éviter les inconvénients. Elle a pour objet un procédé de mise en place d'un dispositif optique en couches minces sur un élément optique, consistant à réaliser une étape de traitement optique pour le dépôt des couches minces dudit dispositif optique sur un support, suivie d'une étape finale de transfert et de maintien en place à l'aide d'un agent optique d'adhérence dudit dispositif optique sur un accès dudit élément optique, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à réaliser une phase initiale de dépôt sur ledit support d'un revêtement dit de transfert, de relativement faible adhérence audit support, pour le dépôt dans ladite étape de traitement dudit dispositif optique sur ledit revêtement de transfert formant ainsi un interface de faible adhérence entre ce dispositif optique et ledit support, et en ce que ladite étape finale consiste en outre, à désolidariser ledit support dudit dispositif optique en place. Le revêtement de transfert est en particulier un matériau à base d'argent ou un sulfure de zinc. Ladite étape initiale est indépendante des phases d'évaporation desdites couches minces dans ladite étape de traitement ou est une première desdites phases d'évaporation. Ce procédé peut comporter en outre une étape additionnelle, analogue à ladite étape finale et réalisée après elle, d'ajout d'un nouveau dispositif optique sur celui déjà en place. L'invention a également pour objet un composant optique résultant de la mise en oeuvre de ce procédé, comportant au moins un élément optique et au moins un dispositif optique réalisé par couches minces et retenu en place sur l'élément optique correspondant par un agent optique d'adhérence, caractérisé en ce qu'il comporte exclusivement ledit dispositif optique, avec ledit agent optique d'adhérence entre lui et ledit élément optique correspondant, mais sans support sur lequel ce dispositif optique a été préalablement réalisé. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en regard des dessins ci-annexés. Dans ces dessins - les figures 1 et 2, illustrent les étapes du procédé de mise en place d'un dispositif optique réalisé par couches minces sur une fibre optique et sur un guide d'ondes d'optique intégrée, selon la présente invention, - la figure 3 représente un composant optique résultant de la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. Les figures 1 et 2 illustrent les deux étapes essentielles, notées A pour la première et B pour la deuxième, du procédé selon l'invention, avec dans la figure 1 l'élément optique constitué par une fibre optique 1 et dans la figure 2 l'élément optique d'ondes constitué par un guide d'optique intégrée 10 dans un substrat de verre 11. Dans ces figures 1 et 2, ces étapes A et B sont analogues et décrites simultanément. L'étape A est dite étape de traitement optique. Elle consiste à réaliser, dans une phase initiale de cette étape, le dépôt d'un revêtement dit de transfert 2 sur un support 3, puis dans des phases multiples de l'opération d'évaporation connue précitée, le dépôt d'un empilement de couches minces constituant un dispositif optique souhaité 4 sur ce revetement de transfert. Le revêtement de transfert forme alors interface de faible adhérence entre le dispositif optique et le support. Le suppport 3 est de préférence pour des tests ultérieurs, une lame de verre. Ses dimensions y compris son épaisseur, sont quelconques, elles sont suffisantes pour sa préhension et sa manipulation ultérieures aisées. La lame est de caractéristiques de transmission optique bien connues pour les tests ultérieurs. Le matériau du revêtement 2 est de préférence à base d'argent ou est un sulfure de zinc. Selon la nature de ce matériau, cette phase initiale de l'étape A est indépendante ou non de l'opération d'évaporation. Ainsi, on réalise, dans une phase initiale indépendante, le dépôt d'une couche d'argent ou à base d'argent sur le support. En variante, on réalise le dépôt d'une première couche en sulfure de zinc sur le support au début de l'opération d'évaporation elle-même, cette première couche constituant le revêtement de transfert appartenant alors au dispositif optique 4. Ceci est traduit par la ligne en pointillés entre le revêtement de transfert et le dispositif optique proprement dit, dans les figures 1 et 2. A l'issue de cette étape, chaque dispositif optique 4 sur son support 3 est testé. Les dispositifs optiques sur leur support ne présentant pas les caractéristiques souhaitées sont éliminés. Ils sont, en outre, sélectionnés avant montage sur le ou les éléments optiques, pour l'obtention du composant optique résultant souhaité. L'étape finale suivante B est dite étape de transfert et de maintien en place du dispositif optique, en bout de la fibre optique 1 ou du guide d'ondes 10, selon ces deux exemples considérés. Elle est illustrée décomposée en deux phases Bl et B2. La phase B1 est celle de mise en place. Dans cette phase B1 un agent optique d'adhérence 5 est tout d'abord déposé sur le bout de l'élément optique concerné et/ou sur la face libre du dispositif optique 4, puis le dispositif optique sur son support est positionné en bout de cet élément optique. Le support 3 est retenu dans des moyens convenables de préhension et de manipulation schématisés en 7, au cours de cette phase B1. La phase B2 est celle de maintien en place du dispositif optique 4 sans son support qui est désolidarisé par traction à l'aide des moyens de préhension et de manipulation. Selon le revêtement de transfert 2 adopté, on note que le matériau à base d'argent joue le rôle de couche de démoulage se désolidarisant aisément du support comme du dispositif optique et est totalement éliminé sur ce dernier, par exemple par décapage au solvant. Par contre, le sulfure de zinc, qui constitue la couche optique mince initiale du dispositif optique, se désolidarise aisément du support. Ce revêtement de transfert éliminé ou appartenant à l'empilement de couches minces, a de ce fait été illustré en pointillés dans cette phase B2.On précise que cette couche optique mince initiale contrôlée dans le cycle opératoire de l'opération d'évaporation est extrêmement mince. I1 en résulte que l'éventuelle présence du revêtement de transfert dans le dispositif optique en place sur l'élément optique n'apporte que des pertes de diffusion et/ou de propagation quasi nulles et négligeables, qui sont sans commune mesure avec les pertes que donne la lame de verre même mince de la solution connue de l'art connu indiqué ci-avant. Avantageusement, le dispositif optique 4 est réalisé de dimensions supérieures à celles utiles lorsqu'il est considéré en place sur le guide d'ondes ou la fibre optique qui va le recevoir. I1 est découpé sensiblement aux dimensions périphériques de cet élément optique, avant ou après sa mise en place selon le type d'élément optique et le réseau ou la structure auquel appartient cet élément optique. Comme illustré dans la seule figure 2, on note que les deux phases B1 et B2 de cette étape finale peuvent être renouvelées pour la mise et le maintien en place dans une étape finale additionnelle C d'un deuxième dispositif optique 4' sur celui 4 déjà en place. Ces deux dispositifs optiques 4 et 4' sont retenus ensemble par un agent optique d'adhérence 5' analogue à l'agent 5. Ils constituent un nouveau dispositif optique global, de fonction nouvelle souhaitée résultant de celles des deux dispositifs optiques qui le constituent. Bien entendu également le dispositif optique en place peut être remplacé pr: n autre, en sectionnant par le plan d' adhérence celui en place sur l'élément optique et en mettant et maintenant en place cet autre dispositif, selon les phases B1 et B2 ci-avant. La figure 3 illustre un composant optique résultant de la mise en oeuvre du procédé décrit ci-avant. Ce composant optique est un multiplexeur/démultiplexeur en longeur d'onde en optique intégrée. I1 est à deux guides d'ondes d'optique intégrée 20 et 20' dans un substrat de verre 21, qui sont couplés l'un à l'autre par un premier de leurs accès sur l'un des bords du substrat et ont chacun leur deuxième accès sur le bord opposé du substrat. I1 est également à premier dispositif optique réalisé par couches minces 24, sur les premiers accès couplés l'un à l'autre de ces guides d'ondes et à deuxième dispositif optique réalisé par couches minces 24' sur le deuxième accès de l'un des guides d'onde 20'.Ces deux dispositifs 24 et 24' sont deux filtres, réalisés selon l'étape A et montés et maintenus en place selon les phases BI et B2 du procédé selon l'inver mans le composant optique, ils sont avec l'agent optique d'adhér 3 et 25' et avec éventuellement leur revêtement de transfert Â senté) quand celui-ci est intégré dans chaque filtre dans l'étape A, mais sans le support sur lequel chacun d'eux a été réalisé. Le premier filtre 24 est transparent à une première longueur d'onde et réfléchissant à une deuxième. Le deuxième filtre 24' est de fonction inverse. Bien entendu, l'un et/ou l'autre de ces deux filtres peuvent être constitués par deux filtres élémentaires superposés, mis en place l'un sur l'autre selon le procédé de l'invention. REVENDICATIONS 1/ Procédé de mise en place d'un dispositif optique en couches minces sur un élément optique consistant à réaliser une étape de traitement optique pour le dépôt des couches minces dudit dispsoitif optique sur un support, suivie d'une étape finale de transfert et de maintien en place à l'aide d'un agent optique d'adhérence dudit dispositif optique sur un accès dudit élément optique, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à réaliser une phase initiale de dépôt sur ledit support d'un revêtement dit de transfert, de relativement faible adhérence audit support, pour le dépôt dans ladite étape de traitement des couches minces dudit dispositif optique sur ledit revêtement de transfert formant ainsi un interface de faible adhérence entre ledit dispsoitif optique et ledit support, et en ce que ladite étape finale consiste, en outre, à désolidariser ledit support dudit dispositif optique en place. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser pour constituer ledit revêtement de transfert un matériau optique d'adhérence moindre audit support qu'audit dispositif optique réalisé sur lui. 3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau optique est un sulfure de zinc. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite phase initiale est la première des phases d'évaporation constituant ladite étape de traitement optique. 5/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser pour constituer ledit revêtement de transfert un matériau de démoulage de faible adhérence sur ledit support et sur ledit dispositif optique, et aisé à éliminer totalement sur ledit dispositif optique après désolidarisation dudit support. 6/ Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit matériau choisi est à base d'argent. 7/ Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que ladite phase initiale est indépendante de phases d'évaporation desdites couches minces du dispositif optique dans ladite étape de traitement. 8/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, pour constituer ledit support, un support optique de dimensions quelconques mais de caractéristiques de transmission de lumière connues, pour des tests dudit dispositif optique sur ledit support. 9/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à adapter les dimensions dudit dispositif optique réalisé sur ledit support, en le découpant sensiblement aux dimensions périphériques de l'accès dudit élément optique, après ou avant sa mise et son maintien en place sur cet accès. 10/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à refaire identiquement une étape finale additionnelle, d'ajout sur ledit dispositif optique déjà en place d'un nouveau dispositif optique supplémentaire définissant avec celui en place un dispositif optique global ayant de nouvelles caractéristiques optiques souhaitées. 11/ Composant optique résultant de la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, comportant au moins un élément optique et au moins un dispositif optique réalisé par couches minces et retenu en place sur l'élément optique correspondant par un agent optique d'adhérence, caractérisé en ce qu'il comporte exclusivement ledit dispositif optique (4, 24, 24'), avec ledit agent optique d'adhérence (5, 25, 25') entre lui et ledit élément optique correspondant (1, 10, 20, 20'), mais sans support sur lequel ce dispositif optique a été préalablement réalisé.