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Université du Québec
Institut National de la Recherche Scientifique
Centre Énergie Matériaux et Télécommunications
Optimisation de Masques de Phase pour l’exposition de Réseaux de
Bragg à périodes variables sur fibre optique
Par
Pierre Vinchon
Mémoire présentée pour l’obtention du grade de
Maître es sciences (M.Sc.)
en sciences de l'énergie et des matériaux
Jury d’évaluation
Examinateur externe Prof. Raman Kashyap
École Polytechnique de Montréal
Examinateur interne Prof. Luca Razzari
INRS-EMT
Directeur de recherche Prof. Mohamed Chaker
INRS-EMT
© Droits réservés de Pierre Vinchon, 2015

ii
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier en premier lieu le professeur Mohamed Chaker de l’opportunité exceptionnelle
qu’il m’a offert en m’acceptant en tant qu’étudiant de maitrise à l’INRS EMT.
En particulier, le sujet de recherche proposé m’a permis de me familiariser avec de nombreux
équipements scientifiques de haute technologie et aux méthodologies de la recherche académique.
Sur un plan plus personnel, je lui suis reconnaissant de m’avoir fait comprendre le haut niveau
d’exigence requis en termes de qualité des travaux et d’implication personnelle pour faire
progresser efficacement de tels projets de recherche.
Je remercie ensuite chaleureusement Boris Le Drogoff qui s’est toujours rendu disponible pour me
superviser au quotidien. Son implication constante dans le projet, sa rigueur scientifique et sa
patience m’ont permis de progresser notablement en vue de devenir chercheur.
Je remercie également les professeurs Lucas Razzari de l’INRS et Raman Kashyap de l’École
Polytechnique de Montréal d’avoir consacré du temps à relire ce mémoire de maitrise et de leurs
remarques pertinentes qui en ont sensiblement amélioré la qualité globale.
Je remercie l’équipe du laboratoire LMN de l’INRS-EMT, Sébastien Delprat pour ses conseils sur
les gravures, Nadir Hossain pour ses conseils sur la simulation ainsi que les techniciens, Amine,
David, Etienne, Yan, qui ont toujours été disponibles lors d’imprévus techniques.
Je tiens aussi à remercier Lixian Wang de COPL de l’Université Laval pour son aide précieuse
pour l’exposition de Réseau de Bragg sur fibre optique qui a permis d’apporter des réponses à de
nombreuses questions
Je tiens à remercier NanoQuébec, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du
Canada (CRNSG) et la compagnie O/E Land pour le financement de ce projet
Je souhaite également remercier ceux et celles qui m’ont recommandé pour cette maitrise : Ane
Aanesland, chercheuse et chef d’équipe du groupe des plasmas froids au LPP du CNRS, Pierre
Billoir enseignant-chercheur au LPNHE et Caterina Riconda, enseignant chercheuse et chef
d’équipe du TIPS au LULI.

iii
Cette maitrise aura également été une formidable aventure humaine ou j’ai rencontré des gens
formidables de tous horizons.
Je remercie mes collègues de bureau, Nicolas, imperturbable en tout temps, et Sébastien, l’électron
libre du laboratoire. Je voudrais remercier l’associé de recherche Daria Riabinina, les post-docs
Juliana, Rocio, Florian, Yves et Nadir pour avoir partagé avec moi leurs expériences et leurs
conseils
Je voudrais remercier les étudiants à l’INRS, Badr, Loick, Nazar, les chimistes Nico et Anaïs pour
leurs conservations toujours constructives autour du café traditionnel de midi.
Je remercie les nouveaux amis de Montréal qui m’ont tous soutenu : Pagga, Marion, Jb, Perrine,
Alex, et Axelle.
Enfin, je souhaite intégrer dans ces remerciements ma famille qui m’a toujours soutenu (et
supporté) dans mes études. Sans immigration familiale au Québec, cette maitrise n’aurait jamais
eu lieu.

v
RÉSUMÉ
Les Réseaux de Bragg (RDB) sur fibre optique sont des composants essentiels dans les systèmes
de télécommunication actuels. Ceux-ci permettent de manipuler différentes longueurs d’onde et
de les faire voyager dans la même fibre optique puis de les extraire pour retrouver le signal
d’origine. Il est même possible de rétablir un signal déformé par la dispersion chromatique lors de
sa propagation sur des milliers de kilomètres en utilisant des réseaux à périodes variables. La
fabrication de tels réseaux par la méthode des masques de phase nécessite de relever de nombreux
défis. L’exposition de Réseaux De Bragg (RDB) par masque de phase utilise les propriétés
diffractives d’un réseau (pas typique ˂ 1 µm) inscrit en relief dans un masque de Quartz transparent
afin de générer un patron d'interférence par diffraction d’un faisceau laser incident. Ce sont ces
motifs nanométriques qui contrôlent l’atténuation de la diffraction de l’intensité laser dans l’ordre
0 par interférences destructives et l’uniformité de l’intensité du patron d’interférence qui imprime
un changement d’indice dans la fibre optique placé en arrière. Par conséquent un strict contrôle
des dimensions du réseau sur le masque est nécessaire afin d’obtenir au final un RDB sur fibre
optique répondant aux exigences des télécommunications. La fabrication de RDBs hautement
dispersifs (>5000 ps/nm) pour la compensation de la dispersion chromatique serait alors
souhaitable.
Au cours de ce travail de maitrise, des codes Matlab ont été développés afin de déterminer les
paramètres cruciaux régissant les performances des masques de phases et des RDBs exposés ainsi
sur fibre optique. On définit trois paramètres cruciaux qui sont (i) la profondeur des motifs dans le
masque (ii) le rapport largeur de ligne sur période (iii) la verticalité des parois.
Par la suite, la combinaison de la lithographie électronique et de la gravure par plasma a permis la
définition précise de réseaux de Bragg dans un masque en Quartz. Les réseaux sont définis sur une
résine électro-sensible par lithographie électronique. Le transfert rigoureux des motifs dans le
Quartz est par la suite effectué par gravure par plasma. De cette façon, une grande versatilité est
disponible dans le design des motifs qui peut être exploitée pour la réalisation de réseaux de Bragg
à période variable. Nous avons pu obtenir un contrôle précis de la profondeur des motifs (de l’ordre
de centaines de nanomètres) et de la verticalité des parois, paramètres cruciaux qui influencent
fortement la qualité des réseaux exposés par la suite.