Soutenance de thèse de Tony Hajj le 22/09, équipe ICube Instrumentation et Procédés Photoniques (IPP)

Shutterstock- NicoElNino
20
septembre
Par Stéphanie Mathé
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Tony Hajj soutient sa thèse intitulée Micro-lentilles à forte courbure pour des applications de fibres optiques avancées le vendredi 22 septembre à 10h, à ICube, site d'Illirch (salle C429). La soutenance sera en anglais.

Le jury est composé de :
  • Thierry  Grosjean : rapporteur (DR CNRS, Femto-ST)
  • Géraud Bouwmans  : rapporteur (Professeur, Université de Lille)
  • Monique Thual : examinateur (Professeure, Université de Rennes)
  • Assia Guessoum : Examinateur (Maître de conférences, HDR, Université de Sétif 1)
  • Nacer-E. Demagh : Membre invité (Professeur, Université de Sétif 1)
  • Grégoire Chabrol : co-encadrant de thèse (Enseignant chercheur, HDR, Icam Strasbourg, ICube)
  • Sylvain Lecler : directeur de thèse (Professeur, INSA Strasbourg)
Résumé

Cette thèse présente une nouvelle technique pour fabriquer des micro-lentilles en embout de fibres par moulage polymère. Elle permet de produire des micro-lentilles d’une haute qualité optique et d’une durabilité élevée, tout en offrant une flexibilité de design avancée. De plus, nous avons démontré que la technique est compatible avec des fibres optiques non traditionnelles, y compris certaines qui ne sont pas à base de silice utilisées dans l’infrarouge moyen, des fibres à cœur creux et des fibres multicœurs. La mise en œuvre de la technique a permis d’intégrer des réseaux de micro-lentilles à haute courbure dans des fibres à 4 et 37 cœurs. Cette intégration a permis de générer des faisceaux multiples hautement focalisés avec des diamètres aux limites de diffraction.

Cette thèse comprend deux applications distinctes. La première concerne l’amélioration de l’efficacité du couplage de la lumière pour les lasers à cascade interbandes utilisant des fibres adaptées a l’infrarouge moyen. Cette recherche a notamment permis de doubler l’efficacité de couplage dans les fibres monomodes et multimodes. La deuxième application concerne la micro-gravure du silicium. Pour cela, une étude approfondie de la tolérance à la puissance des microlentilles a été menée, révélant un seuil de dommage remarquable de ≥ 2 W (57 µJ) en régime nanoseconde. Ce seuil dépasse largement ce qui est nécessaire pour graver du silicium avec des faisceaux hautement focalisés, présentant une largeur maximale à mi-hauteur d’environ 1 µm.
 
Summary

This PhD introduces a novel fabrication technique for creating molded polymer-based fiber micro-lenses. It allows micro-lenses of high optical quality and durability, along with offering advanced design flexibility to be produced. Furthermore, we have demonstrated that the technique is compatible with non-traditional optical fibers, including mid-infrared non-silica-based fibers, hollow core fibers, and multi-core fibers. Successful implementation of the technique resulted in the integration of high-curvature micro-lens arrays into both 4-core and 37-core fibers. This integration enabled the generation of highly focused multi-beams with diffraction-limited beam diameters.

This PhD research has encompassed two distinct applications. The first involves the enhancement of light coupling efficiency for interband cascade lasers using mid-infrared fibers. Notably, this endeavor resulted in a successful doubling of efficiency in both single and multi-mode fibers. The second application centers around facilitating high-resolution silicon etching. To address this, an extensive investigation into the power tolerance of the micro-lenses has been conducted, revealing a remarkable tolerance threshold of ≥ 2 W (57 µJ) in nanosecond pulse regime. This threshold substantially surpasses the requirement for silicon etching with highly focused beams, featuring a laser spot with a full width at half maximum of approximately 1 µm.
 

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