Inscription laser femtoseconde des Modifications de Type-A : applications à la dosimétrie résolue spatialement des rayons X et aux réseaux de Bragg volumique

Abstract

L’inscription laser directe a connu une croissance remarquable en tant que domaine de recherche au cours des deux dernières décennies, basée sur le processus d'absorption multiphoton. Cette technique, connue pour sa fiabilité et son efficacité, permet la formation de modifications permanentes et confinées dans les verres, induisant des structures optiques 3D complexes jusqu'à des dimensions sub-micrométriques. Au fil des ans, les chercheurs se sont engagés profondément dans l’inscription laser directe femtoseconde sur une gamme diversifiée de familles de verres. En particulier, la famille des verres de phosphate présente de nombreuses caractéristiques avantageuses, notamment avec l'ajout de substances photosensibles, telles que l'argent. Ainsi, l'interaction femtoseconde permet le regroupement des ions d'argent, induisant la création des agrégats d'argent fluorescents Agmx+ à proximité du voxel d'interaction. Sur la base de ces agrégats d'argent, un type distinct de modification de l'indice de réfraction a été démontré, désigné sous le nom de Type-A (avec A faisant référence à Argentum). Dans ce projet, nous tirons parti des modifications de Type-A afin de créer de nouveaux types de composants optiques grâce à leurs propriétés de fluorescence et de changement d'indice de réfraction. Le travail rapporté et présenté dans ce manuscrit a un double objectif.D'une part, nous explorons le potentiel des structures fluorescentes distribuées en 3D créées par inscription laser pour la dosimétrie résolue spatialement des rayons X. Dans ce contexte, une nouvelle technique combinant la radio photoluminescence et l'irradiation laser femtoseconde est utilisée dans nos verres. Notre étude montre que l'ensemble des expériences spectroscopiques met en évidence la résilience des agrégats d'argent induite par le laser, ces espèces agissant comme des sondes locales des doses déposées dépendant de la profondeur. De plus, des mesures in situ ont été réalisées sur des guides d'ondes supportant la distribution des agrégats d'argent induite par des impulsions femtosecondes.D'autre part, ce travail rend compte de la fabrication de réseaux optiques périodiques basés sur la modification de l'indice de réfraction de Type-A, qui ont été exploités pour la réalisation de réseaux de Bragg volumique de transmission (VBG). Les VBG de Type-A sont présentés en utilisant plusieurs techniques, allant de la multicouche à l'utilisation de la géométrie du faisceau gaussien standard à l'approche du masque de phase. Par conséquent, les VBG de Type-A ont été réalisés avec succès pour la toute première fois. Un résultat notable de cette recherche est l'inscription d'un réseau de plan unique inscrit avec un faisceau femtoseconde Gaussien-Bessel. Cette approche a donné une efficacité de diffraction remarquablement élevée de 95%. Ainsi, ce travail ouvre la voie à des VBG inscrites en femtoseconde hautement efficaces et adaptées aux applications industrielles.