NOTRE TECHNOLOGIE | FILTRE ACCORDABLE À RÉSEAU DE BRAGG EN VOLUME

QU'EST-CE QU'UN RÉSEAU DE BRAGG EN VOLUME?

Un réseau de Bragg en volume (VBG – volume Bragg grating) est un réseau de diffraction où il y a une modulation périodique de l’indice de réfraction au travers du volume d’un matériau photosensible (ici du verre photo-thermo-réfractif). Cette modulation peut être orientée afin de transmettre Fig. 1 (a) ou de réfléchir Fig. 1 (b) le faisceau incident. Les VBGs sont décrits par les paramètres suivants (voir Fig. 1 a) : l'épaisseur du réseau, l'indice du réfraction du verre (n₀), la période (⋀) du réseau, (ou fréquence spatiale f = 1/⋀), l'angle (θ) entre le faisceau incident et la normale à la surface d'entrée (N), et l'inclinaison des plans de Bragg (φ) définie comme l'angle entre la normale (N) et le vecteur du réseau (K_g).

Tel que démontré à la figure 1 (a), la lumière incidente collimée est diffractée par le filtre holographique en volume et, seule une petite fraction du spectre est affectée. Afin de sélection quelle longueur d'onde sera diffractée, l'angle du filtre est ajusté afin de rencontrer la condition de Bragg: λ_B=2n₀Λcos(θ+φ), où λ_B est longueur d'onde diffractée. Tel que démontrée à la figure 1 (a), pour les réseaux en transmission φ = π/2 (les plans de Bragg sont perpendiculaires à la surface d'entrée). Dans ce cas, la condition de Bragg devient : λ_B=2n₀Λsin(θ). Cette condition est valide pour des réseaux en transmission et doit être modifiée lorsque les plans de Bragg sont parallèles à la surface d'entrée (voir Fig. 1 b). Pour les réseaux en réflexion, φ = 0 et la condition de Bragg devient: λ_B=2n₀Λcos(θ). Si le faisceau ne rencontre pas la condition de Bragg, il passe à travers le filtre sans être affecté.

FILTRE ACCORDABLE À RÉSEAU DE BRAGG

Un filtre Bragg accordable est un filtre qui exploite les réseaux de Bragg afin d’extraire une petite bande de longueur d’onde d’un faisceau polychromatique. Tel que mentionné par la loi de Bragg, θ détermine quelle longueur d’onde est diffractée. Ainsi, en variant l’angle du réseau, il est possible de balayer la longueur d’onde de sortie sur des centaines de nanomètres (voir figure 1 (a)). Puisque ces réseaux sont dispersifs, leur sortie est divergente. Un deuxième passage dans le réseau est donc nécessaire et permet de recombiner le faisceau diffracté et d’annuler la divergence. Ce deuxième passage permet de réduire la bande de longueur d’onde diffractée et fournit un signal de sortie parallèle au faisceau incident. Ainsi, cette technologie permet la détection d’une image complète sur une petite bande de longueur d’onde [1].

MÉTHODE DE FABRICATION

Afin de créer un réseau de Bragg en volume, on expose un verre photo-thermo-réfractif (PTR) à un laser ultra-violet à 325 nm. Le verre PTR est placé dans une mer d'interférence qui induit une migration des ions. Ceci génère une variation de la densité électronique sur l'ensemble du matériau. La variation de la distribution de charges donne lieu à une variation de l'indice de réfraction. Lorsqu’on cesse d’appliquer la radiation, cette variation persiste et le verre ensuite exposé à une température élevée afin d'accentuer cette modulation. D'autres matériaux peuvent être utilisés pour produire cet hologramme en volume mais les verres PTR offrent une sortie non polarisé (en transmission) et sont très résistant, c’est pourquoi ils sont les plus employés. Pour plus de détails sur la méthode de fabrication voir [2].

[1] S. Marcet, M. Verhaegen, S. Blais-Ouellette, and R. Martel, Raman Spectroscopy Hyperspectral Imager Based on Bragg Tunable Filters.

[2] A. L. Glebov, O. Mokhun, A. Rapaport, S. Vergnole, V. Smirnov, L. B. Glebov, Volume Bragg Gratings as Ultra-Narrow and Multiband Optical Filters, Invited Paper, Proc. of SPIE Vol. 8428 84280C-1, doi: 10.1117/12.923575.

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LIVRE BLANC - FILTRE ACCORDABLE
TECHNOLOGIE & MESURE DE SPÉCIFICATIONS
Par Daniel Gagnon et Laura-Isabelle Dion-Bertrand

Le rejet hors-bande et la densité optique (OD) sont deux caractéristiques essentielles des filtres accordables. Malheureusement, ces propriétés sont souvent mal interprétées et leurs définitions ont tendance à varier d'un fabricant à l'autre. Les utilisateurs finaux doivent faire preuve de prudence en consultant les spécifications d'un filtre. En outre, la mesure de ces propriétés pour les clients peut être laborieuse. Il faut avoir des instruments sensibles avec une plage dynamique élevée, une large gamme spectrale et une source puissante. Dans ce livre blanc, des définitions claires et rigoureuses du rejet hors-bande et de la densité optique de filtres accordables sont présentées, ainsi que les mesures et les instruments nécessaires pour mesurer avec précision ces spécifications.

(version complète en anglais seulement)

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