v2.10.0 (5004)

Cours - 9P-436-PHO : Couches minces optiques

Domaine > Photonique.

Descriptif

Les couches minces à propriétés optiques se retrouvent aujourd’hui utilisées dans de très nombreux dispositifs optiques afin de manipuler la lumière en jouant sur les propriétés de réfraction et de réflexion des matériaux. Ce module a pour objectif de fournir aux élèves une connaissance à la fois théorique et pratique sur l’optique des couches minces, de la théorie à la réalisation (au travers des Travaux pratiques). La première partie du cours a pour objectif de donner aux étudiants les connaissances théoriques nécessaires pour appréhender les phénomènes physiques dans les couches minces et de leur faire connaître de présenter le formalisme permettant de traiter les propriétés de réflexion, de transmission et d'absorption d'empilement de couches minces et d'examiner différentes situations : couche antireflet, empilement réfléchissant et non-absorbant, filtres interférentiels, etc.. Le but des 2 parties suivantes est de faire appréhender aux étudiants les aspects pratiques de la réalisation de traitement en couches minces et de leur faire connaitre, de manière quasi-exhaustive, les divers composants optiques réalisables par empilement de couches minces dans les domaines UV, visible, IR proche et lointain. Ce cours est accompagné de deux séances de travaux dirigés (sous forme de bureau d’étude) sur un logiciel de simulation et d’optimisation de composants optiques (TFCalc). Deux séances de Travaux Pratiques en salle blanche de l’Institut d’Optique permettront aux étudiants de réaliser et de caractériser leur propre empilement de couche mince et d’appréhender par la pratique les enjeux technologiques liés à la réalisation de tels composants.

    

Objectifs pédagogiques

A l’issue de cet enseignement, les élèves sont capables :

- Expliquer les phénomènes physiques en jeux dans les empilements de CMO… (limitations, exemple de cas)

- Calculer la réponse spectrale ou angulaire (en transmission ou en réflexion) d’un composant CMO simple (AR, MM, MIM) à partir d’un modèle adapté.

- Concevoir à l’aide d’un outil informatique un empilement (ou en ensemble d’empilements) pour répondre à un cahier des charges.

- Évaluer à l’aide d’un outil informatique les performances et la robustesse d’un composant CMO en tenant compte des limites technologiques et des erreurs expérimentales.

- Justifier le choix d’une méthode de dépôt ou de caractérisation de CMO en fonction des propriétés attendues et de l’application visée

- Rédiger un rapport

33 heures en présentiel
réparties en:
  • Cours magistral : 15
  • Travaux dirigés : 6
  • Projet non-encadré : 4
  • Travaux pratiques : 8

effectifs minimal / maximal:

/24

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée

Vos modalités d'acquisition :

1 évaluation sous forme de rapports (devoir maison de calcul de couches minces optiques sous TFCalc et compte-rendu de TP)

 

 

 

 

 

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée écrêtée à une note seuil de 12)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6

Le coefficient de l'UE est : 22

Programme détaillé

Le cours est composé de trois parties décrites ci-dessous.

1er partie  : Théorie des couches minces optiques

Introduction historique

Rappels d’électromagnétisme et notations

Réflexion et réfraction des ondes planes

Cas d’une couche mince homogène et isotrope et extension (matrices d’Abeles)

Etudes de différents composants standard : miroirs diélectriques, miroirs métalliques, couches anti-reflet, …

 

2ème partie : dépôt de couches minces et caractérisations (cours - TP)

Dépôt de couches minces (évaporation, pulvérisation,…) et d’empilements multicouches

                  Caractérisation optiques des couches minces et des multicouches : ellipsométrie, réflectométrie X.

 

3ème partie  : conception et optimisation de composants optiques en couches minces (cours + TD)

                  Expression des besoins, spécifications

                  Le design d’empilements couches minces

                  Les matériaux et les problèmes de réalisation

                  Imperfections des traitements réels

Mots clés

couches minces optiques
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