Modifications physiques du polymère CR39 sous faisceau d'électrons : Contribution à l'Optique intégrée

par Vincent Binsangou

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique

Sous la direction de Jean-Louis Decossas et de Jean-Claude Vareille.

Soutenue en 1999

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Polymères -- Propriétés optiques
• Faisceaux électroniques

Résumé

Un materiau polymere, le poly(diethylene glycol bis(allyl carbonate)), cr39, soumis a un faisceau d'electrons subit des modifications structurelles provoquant, entre autres, une modification topographique de la zone irradiee. Nous apportons un certain nombre d'elements de reponses sur le lien existant entre les parametres d'irradiation et cette variation d'epaisseur. Les mesures systematiques ont montre que ce phenomene de compaction n'est pas lineaire en fonction de la fluence, mais tend plutot vers un palier aux fluences elevees (superieures a 2,5. 10 1 6 electrons/cm 2). Parallelement a la variation d'epaisseur, nous avons etudie la variation d'indice de refraction engendree par le bombardement electronique du cr39 avec des electrons de 25 kev. La variation minimale d'indice obtenue (9. 10 3) est suffisante pour generer une structure guidante dans le materiau polymere cr39. Cette variation indicielle du cr39, qui depend de la fluence en electrons, est due a la variation de la polarisabilite et au changement de densite engendre par le faisceau d'electrons. La spectroscopie uv-visible montre la diminution du gap optique (e g) du polymere irradie et la creation de nouveaux etats quantiques dans la bande interdite. Ces derniers entrainent une augmentation de l'absorption et de l'indice de refraction. La spectrometrie infrarouge indique egalement que le materiau est essentiellement degrade par l'irradiation. Nous avons montre la faisabilite par gravure directe de structures d'optique integree (guides planaires, microguides et reseaux de diffraction) sur le polymere cr39 sous faisceaux d'electrons. Nos resultats permettent d'ouvrir la voie a la realisation de structures micrometriques beaucoup plus complexes (resonateur, filtres optiques, ).

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