FR2942549A1 - Polarizing reflection diffraction grating for planar imaging/optical beam transporting system, has dielectric layer made of material with thickness and index difference preset such that magnetic polarization diffraction efficiency is high - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un réseau de diffraction polarisant et un coupleur à base d'un tel réseau de diffraction pour coupler un faisceau optique dans un guide d'onde planaire. L'invention s'applique notamment à un système planaire de transport de faisceau optique utilisant un couple de réseaux polarisants, dont l'un des réseaux a une efficacité de diffraction supérieure suivant l'état de polarisation linéaire transverse magnétique (TM) et l'autre réseau a une efficacité de diffraction supérieure suivant l'état de polarisation linéaire transverse électrique (TE). L'efficacité de diffraction d'un réseau dépend généralement : io - de la forme des traits, que l'on nomme `profil du trait', - du ou des matériaux constituant ce réseau. Pour un réseau de diffraction donné, l'efficacité de diffraction varie en fonction de l'ordre de diffraction, de la longueur d'onde, de l'angle d'incidence et de l'état de polarisation du faisceau incident. 15 Dans certains systèmes d'imagerie planaires, on utilise un réseau de diffraction comme coupleur d'entrée pour coupler un faisceau d'entrée dans un guide d'onde planaire. Après réflexions internes multiples dans le guide, on extrait en sortie un ou une série de faisceaux ce qui permet de décaler l'axe du faisceau de sortie, changer sa direction et/ou d'augmenter l'étendue 20 optique du faisceau. Dans des applications dites de transport de faisceau , on extrait un unique faisceau dont l'axe est décalé par rapport au faisceau incident. Des systèmes connus d'imagerie utilisent deux guides d'ondes planaires disposés dans des plans parallèles et orientés à 90° afin de décaler et/ou d'étendre le faisceau successivement dans deux directions transverses. 25 Les deux sous systèmes à guides d'ondes sont généralement identiques. Toutefois, ces systèmes d'imagerie planaires ont des qualités en terme de fonction de transfert optique médiocres par comparaison avec les systèmes d'imagerie en espace libre : d'une part l'intensité du faisceau de sortie est atténuée et d'autre part l'intensité n'est pas uniforme sur toute 30 l'ouverture angulaire (phénomène équivalent à du vignettage). De plus, ces systèmes sont sensibles à la polarisation et introduisent des pertes liées à la polarisation (PDL pour Polarization Dependent Loss ). Afin de minimiser les pertes de flux à travers un système d'imagerie à guide d'ondes planaires, il faut en particulier tenir compte de la polarisation 35 des faisceaux. D'une part, la fonction de transfert d'un guide d'onde planaire dépend de la polarisation du faisceau incident. D'autre part, le transfert de faisceau entre deux guides d'ondes orientés à 90° dépend aussi de la polarisation. On utilise couramment une lame demi-onde afin de faire tourner la polarisation du faisceau entre un premier et un second guide d'onde planaire de manière à utiliser dans chaque guide d'onde la polarisation la plus efficace. Toutefois, une lame demi-onde ne fonctionne qu'à une longueur d'onde précise et l'adjonction de ce composant supplémentaire complique le système et entraîne un surcoût. Une autre solution pour minimiser les pertes dans un système io d'imagerie planaire est d'utiliser comme coupleur d'entrée de chacun des guides planaires un réseau de diffraction dont l'efficacité de diffraction est quasi-identique pour les deux polarisations. Cependant, les réseaux dits non polarisants ont une efficacité de diffraction relativement faible. Un des buts de l'invention est de fabriquer un réseau de diffraction en 15 réflexion à haute efficacité de diffraction en polarisation TE, ce réseau étant répliqué à partir de la même matrice qu'un réseau de diffraction à haute efficacité de diffraction en polarisation TM. Un autre but de l'invention est de fabriquer un coupleur diffractif à haute efficacité pour coupler un faisceau polarisé TE dans un guide d'onde 20 planaire. Un des buts de l'invention est également d'améliorer la fonction de transfert d'un système d'imagerie comprenant des guides d'ondes planaires. Un autre but de l'invention est d'améliorer l'ouverture angulaire d'un système d'imagerie planaire à guides d'ondes. Un autre but de l'invention est 25 d'améliorer la fonction de transfert en polarisation d'un couple de réseaux de diffraction utilisés en série pour le transport d'un faisceau optique. Encore un autre but de l'invention est d'améliorer l'acceptance angulaire d'un couple de réseaux de diffraction. Enfin, un des buts de l'invention est de réduire les coûts de fabrication d'un système planaire de transport de faisceau 30 comprenant un couple de réseaux de diffraction. L'invention concerne un réseau de diffraction en réflexion apte à recevoir un faisceau optique de longueur d'onde provenant d'un milieu incident sous un angle d'incidence 0 compris entre Oo-L\O et 0,,+,AO par rapport à la normale au plan du réseau, ledit réseau comprenant un substrat plan 35 comprenant un ensemble de traits de pas A, le rapport entre la longueur d'onde du faisceau incident et le pas du réseau A étant supérieur à 3,7 et e profil des traits étant un profil triangulaire asymétrique de manière à favoriser la diffraction du faisceau incident dans un ordre F, l'efficacité de diffraction dans l'ordre F étant supérieure à l'efficacité de diffraction dans les autres ordres de diffraction, ledit substrat étant métallique ou recouvert d'une couche métallique, et ledit réseau comprenant une couche mince en matériau diélectrique, dont l'indice de réfraction n, est supérieur à l'indice de réfraction n; du milieu incident, ladite couche mince diélectrique recouvrant la surface métallique du réseau. Selon l'invention, le matériau de la couche diélectrique io est un matériau haut indice ayant une épaisseur dh et un contraste d'indice par rapport au milieu incident C. (;n{, - n fit( n; ) prédéterminés de manière à ce que l'efficacité de diffraction dans l'ordre F soit supérieure en polarisation TE par rapport à 'efficacité de diffraction en polarisation TM pour une gamme d'angles d'incidence 0 compris entre O0-A et 9a A . 15 Selon un mode de réalisation préféré, le contraste d'indice C entre e matériau haut indice et le milieu incident est supérieur à 30% à la longueur d'onde Selon un mode de réalisation préféré, pour une longueur d'onde 2 dans le domaine du visible l'indice du milieu incident n; est compris entre 1,45 et 20 1,65 et l'indice de réfraction n, de la couche mince diélectrique est supérieur à 1,9. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le matériau de a couche mince diélectrique haut indice est choisi parmi les oxydes transparents suivants : TiO2, HlfO2> Ta205 , Nb205 ou ZrO2. 25 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'indice de réfraction n, du milieu incident est de 1,6 à la longueur d'onde de 550 nm, e réseau comprend une couche en Aluminium, a une densité de traits N = 2400 traits /mm, avec un profil triangulaire d'angle au sommet 93" et d'angle de Blaze 20°, et la couche mince diélectrique a une épaisseur dh= 74 nm et un 30 indice optique nh= 2,4 la longueur d'onde 4 de 550 nm. Selon un mode de réalisation préféré, la gamme d'angle d'incidence est comprise entre 9 et 10 degrés par rapport à la normale au plan dudit réseau, L'invention concerne également un coupleur à réseau comprenant un guide d'onde planaire d'indice de réfraction n0 apte à guider longitudinalement 35 un faisceau optique et un réseau de diffraction en réflexion apte à recevoir un faisceau incident sous un angle d'incidence O Ae et à diffracter ledit faisceau dans un ordre P sous un angle de diffraction de manière à ce que le faisceau diffracté soit guidé longitudinalemen[ dans le guide d'onde planaire, ledit réseau comprenant un substrat plan comprenant un ensemble de traits de pas A, le rapport entre la longueur d'onde du faisceau incident et le pas du réseau A étant supérieur à 0,7 et le profil des traits étant un profil triangulaire asymétrique de manière à favoriser la diffraction du faisceau incident dans 'ordre P, l'efficacité de diffraction dans l'ordre P étant supérieure à l'efficacité de diffraction dans les autres ordres de diffraction, ledit substrat étant métallique ou recouvert d'une couche métallique, et ledit réseau comprenant une couche mince en matériau diélectrique d'indice de réfraction ni, supérieur à l'indice de réfraction nG du guide d'onde, ladite couche mince diélectrique recouvrant la surface métallique du réseau. Selon l'invention, le matériau de a couche diélectrique est un matériau haut indice ayant une épaisseur dh et un contraste d'indice par rapport au guide d'onde C (nh nG )/( nG ) prédéterminés de manière à ce que l'efficacité de diffraction soit supérieure en polarisation TE par rapport à l'efficacité de diffraction en polarisation TM dans l'ordre P pour une gamme d'angles d'incidence 8 compris entre eo-AO et 00+3,0. The present invention relates to a polarizing diffraction grating and a coupler based on such a diffraction grating for coupling an optical beam in a planar waveguide. The invention applies in particular to a planar optical beam transport system using a pair of polarizing networks, one of whose networks has a higher diffraction efficiency according to the state of transverse magnetic linear polarization (TM) and the Another network has a higher diffraction efficiency depending on the state of transverse electric polarization (TE). The diffraction efficiency of a network generally depends on: - the shape of the lines, which is called the "line profile", - of the material or materials constituting this network. For a given diffraction grating, the diffraction efficiency varies according to the diffraction order, the wavelength, the angle of incidence and the state of polarization of the incident beam. In some planar imaging systems, a diffraction grating is used as an input coupler for coupling an input beam into a planar waveguide. After multiple internal reflections in the guide, one or a series of beams is extracted at the output, which makes it possible to shift the axis of the output beam, change its direction and / or increase the optical extent of the beam. In so-called beam transport applications, a single beam is extracted whose axis is offset with respect to the incident beam. Known imaging systems use two planar waveguides arranged in parallel planes and oriented at 90 ° to shift and / or extend the beam successively in two transverse directions. The two waveguide subsystems are generally identical. However, these planar imaging systems have poor qualities in terms of optical transfer function compared to free space imaging systems: on the one hand, the intensity of the output beam is attenuated and, on the other hand, the intensity of the output beam is attenuated. intensity is not uniform over the entire angular aperture (phenomenon equivalent to vignetting). In addition, these systems are polarization sensitive and introduce Polarization Dependent Loss (PDL). In order to minimize flux losses through a planar waveguide imaging system, the polarization of the beams must be taken into account. On the one hand, the transfer function of a planar waveguide depends on the polarization of the incident beam. On the other hand, the beam transfer between two waveguides oriented at 90 ° also depends on the polarization. A half-wave plate is commonly used to rotate the polarization of the beam between a first and a second planar waveguide so as to use the most effective polarization in each waveguide. However, a half-wave plate operates at a specific wavelength and the addition of this additional component complicates the system and leads to additional costs. Another solution for minimizing the losses in a planar imaging system is to use as input coupler of each of the planar guides a diffraction grating whose diffraction efficiency is almost identical for the two polarizations. However, so-called non-polarizing networks have a relatively low diffraction efficiency. One of the aims of the invention is to manufacture a diffraction diffraction grating with high TE polarization diffraction efficiency, this network being replicated from the same matrix as a high polarization diffraction diffraction grating in TM polarization. . Another object of the invention is to manufacture a high efficiency diffractive coupler for coupling a polarized TE beam into a planar waveguide. One of the aims of the invention is also to improve the transfer function of an imaging system comprising planar waveguides. Another object of the invention is to improve the angular aperture of a planar waveguide imaging system. Another object of the invention is to improve the polarization transfer function of a pair of diffraction gratings used in series for the transport of an optical beam. Yet another object of the invention is to improve the angular acceptance of a pair of diffraction gratings. Finally, one of the aims of the invention is to reduce the manufacturing costs of a planar beam transport system comprising a pair of diffraction gratings. The invention relates to a reflection diffraction grating capable of receiving an optical beam of wavelength originating from an incident medium at an angle of incidence θ between O0-L \ O and 0 ,, +, AO compared to at normal to the plane of the network, said network comprising a planar substrate comprising a set of pitch lines A, the ratio between the wavelength of the incident beam and the pitch of the network A being greater than 3.7 and e profile lines being an asymmetric triangular profile so as to favor the diffraction of the incident beam in an order F, the diffraction efficiency in the order F being greater than the diffraction efficiency in the other diffraction orders, said substrate being metallic or coated with a metal layer, and said network comprising a thin layer of dielectric material, whose refractive index n, is greater than the refractive index n; incident medium, said dielectric thin film covering the metal surface of the network. According to the invention, the material of the dielectric layer 10 is a high index material having a thickness dh and an index contrast with respect to the incident medium C. (; n {, - n fit (n;) predetermined so as to that the diffraction efficiency in the F-order is greater in TE polarization than in the TM polarization diffraction efficiency for a range of angles of incidence 0 between O0-A and 9A. In a preferred embodiment, the index contrast C between high-index material and the incident medium is greater than 30% at the wavelength. According to a preferred embodiment, for a wavelength 2 in the visible range, the incident environmental index n is between 1.45 and 1.65 and the refractive index n of the dielectric thin film is greater than 1.9, According to a particular embodiment of the invention, the A high-density dielectric thin-film material is selected from the following oxides: nseparents: TiO2, H10O2> Ta2O5, Nb2O5 or ZrO2. According to a particular embodiment of the invention, the refractive index n of the incident medium is 1.6 at the wavelength of 550 nm, the grating comprises an aluminum layer with a density of strokes. N = 2400 lines / mm, with a triangular angle of apex angle 93 "and Blaze angle of 20 °, and the dielectric thin film has a thickness dh = 74 nm and an optical index nh = 2.4 la According to a preferred embodiment, the angle of incidence range is between 9 and 10 degrees relative to the normal to the plane of said grating, The invention also relates to a network coupler comprising a planar waveguide of n0 refractive index adapted to longitudinally guide an optical beam and a reflection diffraction grating adapted to receive an incident beam at an angle of incidence O Ae and to diffract said beam in a sequence P at a diffraction angle so that the beam diffr acté is longitudinally guided [in the planar waveguide, said network comprising a planar substrate comprising a set of lines of pitch A, the ratio between the wavelength of the incident beam and the pitch of the network A being greater than 0, 7 and the profile of the lines being an asymmetrical triangular profile so as to favor the diffraction of the incident beam in order P, the diffraction efficiency in the P order being greater than the diffraction efficiency in the other diffraction orders, said substrate being metallic or coated with a metal layer, and said grating comprising a thin layer of refractive index dielectric material ni, greater than the refractive index nG of the waveguide, said dielectric thin layer covering the surface metallic network. According to the invention, the dielectric layer material is a high index material having a thickness dh and an index contrast with respect to the predetermined waveguide C (nh nG) / (nG) so that the diffraction efficiency is greater in TE polarization compared to the diffraction efficiency in polarization TM in the order P for a range of angles of incidence 8 between eo-AO and 00 + 3.0.
Selon un mode de réalisation préféré du coupleur à réseau de 'invention, l'indice de réfraction nG du guide d'onde planaire est de 1,6 à a ongueur d'onde À. de 550 nm , le réseau de diffraction comprend une couche en Aluminium, a une densité de traits N 2400 traits /mm, avec un profil triangulaire d'angle au sommet 900 et d'angle de Blaze 200, et la couche mince diélectrique haut indice a une épaisseur dh 74nm et un indice optique nh= 2,4 à la longueur d'onde de 550 nm. L'invention concerne également un système planaire d'imagerie ou de transport de faisceau optique comprenant un premier sous-système comprenant un premier guide d'onde planaire et un premier réseau de diffraction en réflexion, et un second sous-système comprenant un second guide d'onde planaire et un second réseau de diffraction en réflexion, e premier réseau et le second réseau étant formés par réplication à partir d'une même matrice et comprenant un ensemble de traits de pas A, le rapport entre a longueur d'onde k du faisceau incident et le pas du réseau A étant supérieur à 0,7 et le profil des traits étant un profil triangulaire asymétrique de manière à favoriser la diffraction du faisceau incident dans un ordre P, les traits du premier réseau étant orientés à 90 degrés des traits du second réseau, le premier réseau et respectivement le second réseau étant aptes à coupler un faisceau diffracté dans l'ordre P dans e premier guide d'onde planaire et respectivement dans le second guide d'onde planaire. Selon l'invention, le premier réseau est un réseau métallique dont l'efficacité de diffraction est plus élevée en polarisation TM qu'en polarisation TE pour un angle d'incidence compris entre eo-AO et o+AE et le second réseau comprend une couche mince diélectrique haut indice recouvrant la surface métallique des traits du réseau, ladite couche mince diélectrique ayant une épaisseur dh , un indice de réfraction n{-, supérieur à l'indice de réfraction du second guide d'onde et un contraste d'indice de réfraction par rapport au second guide d'onde C- (nn n0 }/ nG ) prédéterminés de manière à ce que l'efficacité de diffraction du second réseau soit supérieure en polarisation TE comparée à l'efficacité de diffraction en polarisation TM dans ordre P pour un angle d'incidence compris entre Oo-A et tao A . Selon un mode de réalisation préféré du système planaire d'imagerie ou de transport de faisceau optique, l'indice de réfraction n0 du second guide d'onde planaire est de 1,6 à la longueur d'onde 2', de 550 nm, le second réseau de diffraction comprend une couche en Aluminium, a une densité de traits N = 2400 traits /mm, avec un profil triangulaire d'angle au sommet 90° et d'angle de Blaze 200, et la couche mince diélectrique haut indice a une épaisseur dh= 74nm et un indice optique n,-,= 2,4 à a longueur d'onde X de 550 nm. According to a preferred embodiment of the network coupler of invention, the refractive index nG of the planar waveguide is 1.6 at wavelength λ. at 550 nm, the diffraction grating comprises an aluminum layer having a line density of 2400 lines / mm, with a triangular corner angle at the apex 900 and a Blaze angle of 200, and the high-index dielectric thin film. has a thickness of 74nm h and an optical index nh = 2.4 at the wavelength of 550 nm. The invention also relates to a planar imaging or optical beam transport system comprising a first subsystem comprising a first planar waveguide and a first reflection diffraction grating, and a second subsystem comprising a second guide planar wave and a second reflection diffraction grating, e first grating and the second grating being formed by replication from the same matrix and comprising a set of pitch lines A, the ratio between wavelength k of the incident beam and the pitch of the grating A being greater than 0.7 and the profile of the lines being an asymmetric triangular profile so as to favor the diffraction of the incident beam in a P-order, the lines of the first grating being oriented at 90 degrees from the lines of the second network, the first network and the second network respectively being able to couple a diffracted beam in the order P in e first planar waveguide and r in the second planar waveguide. According to the invention, the first network is a metallic network whose diffraction efficiency is higher in TM polarization than TE polarization for an angle of incidence between eo-AO and o + AE and the second network comprises a high-index dielectric thin film covering the metallic surface of the grating lines, said dielectric thin film having a thickness dh, a refractive index n {-, greater than the refractive index of the second waveguide and a contrast index of refraction with respect to the second predetermined C- (nn n0) / nG waveguide so that the diffraction efficiency of the second grating is greater in TE polarization compared to the TM polarization diffraction efficiency in order P for an angle of incidence between Oo-A and tao A. According to a preferred embodiment of the planar imaging or optical beam transport system, the refractive index n0 of the second planar waveguide is 1.6 at the wavelength 2 ', of 550 nm, the second diffraction grating comprises an aluminum layer having a line density N = 2400 lines / mm, with a triangular angle profile at the 90 ° apex and a Blaze angle 200, and the high-index dielectric thin layer a a thickness dh = 74 nm and an optical index n = 2.4 at a wavelength λ of 550 nm.
La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles. The present invention also relates to the features which will emerge in the course of the description which follows and which will have to be considered individually or in all their technically possible combinations.
Cette description est donnée à titre d'exemple non limitatif et fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'un réseau métallique électromagnétique blazé, montrant le profil des traits du réseau ; - la figure 2 illustre un exemple de courbes d'efficacité de diffraction d'un réseau métallique respectivement pour des ondes polarisées TM et TE ; - la figure 3 représente schématiquement une vue en coupe d'un réseau de diffraction selon l'invention ; s - la figure 4 illustre un exemple de courbes d'efficacité de diffraction d'un réseau selon l'invention respectivement pour des ondes polarisées TM et TE; - la figure 5 représente schématiquement un système planaire de transport de faisceau ou d'imagerie utilisant deux guides d'ondes planaires ; 10 - la figure 6 représente un sous système d'imagerie à guide d'onde planaire et comprenant un coupleur d'entrée à réseau de diffraction ; - la figure 7 représente un système d'imagerie ou de transport de faisceau à guide d'onde planaire comprenant un couple de réseaux de diffraction selon l'invention. 15 On cherche à fabriquer un couple de réseaux de diffraction polarisants, l'un des réseaux ayant une efficacité de diffraction supérieure en polarisation TM comparée à son efficacité de diffraction en polarisation TE et l'autre réseau ayant à l'inverse une efficacité de diffraction supérieure en polarisation 20 TE comparée à son efficacité de diffraction en polarisation TM, dans un ordre de diffraction donné, les deux réseaux étant peu dépendants de l'angle d'incidence. Il est difficile de trouver un tel couple de réseaux de diffraction fonctionnant dans un même ordre de diffraction et aux mêmes angles incidence, l'un des réseaux ayant une forte efficacité de diffraction pour la 25 polarisation TM et l'autre réseau ayant une forte efficacité de diffraction pour la polarisation TE. De plus, il est coûteux de fabriquer un tel couple de réseaux, chaque réseau étant obtenu à partir d'une matrice spécifique. L'invention part d'un réseau métallique 8 avec un profil 1 de traits fixé, de type blazé, c'est à dire non symétrique ayant une forme se rapprochant de 30 dents de scie (cf Fig 1). Dans la suite de ce document, on entend par réseau métallique soit un réseau dont le support 2 est en métal, soit un réseau formé par le dépôt d'une couche mince métallique 2' réfléchissante sur un substrat ayant le profil souhaité. Le substrat 2 peut être en verre, ou en un autre matériau. La plupart des réseaux de diffraction sont ainsi fabriqués par réplication à partir d'un moulage d'une matrice, puis par dépôt d'une couche mince métallique 2' de quelques dizaines à centaines de nm d'épaisseur. L'invention a un domaine de fonctionnement limité aux réseaux dits électromagnétiques c'est-à-dire dont le rapport entre la longueur d'onde du faisceau incident et le pas A du réseau est supérieur à 0,7. On s'intéresse en particulier à des réseaux utilisés sous un angle d'incidence 0 proche de l'incidence normale (typiquement +/-10° autour de la normale au plan du réseau), mais d'autres gammes d'angles d'incidences sont envisageables suivant les applications. io II est connu que ce type de réseau électromagnétique blazé est polarisant, c'est-à-dire n'a pas la même efficacité en polarisation TM et TE. L'utilisation d'un tel réseau métallique est classique et c'est systématiquement la polarisation TM qui est la plus efficace et la moins dépendante de l'angle d'incidence. 15 Dans l'exemple de réseau métallique connu représenté schématiquement en coupe sur la figure 1, on utilise une matrice de réseau dont la densité de trait est de N=2400 tr/mm, et ayant un profil triangulaire. Le profil 1 est en dents de scie triangulaires d'angle de blaze 20° et d'angle au sommet 90°. 20 La couche métallique 2' du réseau 8 est en Aluminium, le milieu incident 3 est ici un milieu d'indice optique n=1,6 constitué de résine transparente. Le milieu incident 3 pourrait aussi être de l'air ou du vide ou un autre milieu selon l'application. Le réseau est éclairé par un faisceau incident sous un angle d'incidence 0 proche de la normale (0° 10° dans le milieu 25 incident) au plan du réseau. La figure 2 présente les courbes d'efficacité de diffraction du réseau métallique 8 dans le domaine du visible, et dans l'exemple ici représenté à la longueur d'onde X=535 nm pour l'ordre de diffraction P le plus efficace (celui qui est favorisé par l'angle de la facette du profil, ici l'ordre P=1) en fonction 30 de l'angle d'incidence 0 pour un faisceau incident polarisé soit TM (courbe en trait plein) soit TE (courbe en tirets). Comme le montre la figure 2, l'efficacité de diffraction est bien supérieure en polarisation TM qu'en polarisation TE et est peu dépendante de l'angle d'incidence pour la polarisation TM. En effet, la courbe de la figure 2 indique que l'efficacité de diffraction en polarisation TM 35 atteint 80% sur presque toute la gamme d'angle d'incidence (0 10 degrés dans le milieu incident). Le réseau métallique 8 introduit donc peu de pertes sur une onde polarisée TM. La figure 2 indique également que l'efficacité de diffraction pour une onde polarisée TE est comprise entre 15% et 45% : non seulement le réseau 8 est peu efficace pour une onde TE, mais son efficacité dépend de l'angle d'incidence O. Ce réseau 8 n'est donc pas adapté pour être utilisé avec une onde TE car il introduit des pertes élevées et des inhomogénéités en fonction de l'ouverture du faisceau. Un réseau 8 tel que décrit plus haut trouve des applications par exemple comme coupleur d'entrée dans un guide d'onde planaire. Si on io considère que le milieu 3 est un guide d'onde planaire, le faisceau diffracté dans l'ordre P peut être couplé et guidé dans un guide d'onde planaire, dans la mesure où l'angle du faisceau diffracté est compris dans le cône d'acceptance du guide d'onde planaire. Un coupleur de sortie (à réseau ou autre) est utilisé pour extraire le faisceau couplé dans le guide d'onde planaire 15 et le guider dans une autre direction (cf figure 6). Les propriétés en polarisation du réseau 8 induisent qu'un dispositif à guide d'onde planaire utilisant un réseau de diffraction 8 comme coupleur d'entrée présente une transmission supérieure pour un faisceau incident polarisé TM que pour une faisceau incident polarisé TE. 20 On souhaite idéalement disposer d'un réseau de diffraction fabriqué à partir de la même matrice que le réseau métallique 8, mais ayant, à l'inverse du réseau 8, une efficacité de diffraction supérieure en polarisation TE comparée à la polarisation TM, dans l'ordre de diffraction P=1, et dont l'efficacité de diffraction en polarisation TE soit peu dépendante de l'angle 25 d'incidence pour des angles d'incidence proches de la normale au plan du réseau. La figure 3 représente une vue en coupe d'un réseau de diffraction 18. Le substrat du réseau de diffraction 18 est obtenu par réplication à partir de la même matrice que celle utilisée pour fabriquer le réseau 8, présenté en lien 30 avec les figures 1-2. Le substrat 2 sur lequel sont formés les traits de profil 1 triangulaire asymétrique du réseau est recouvert d'une première couche 2' en Aluminium. Puis on dépose sur la couche métallique 2' une couche 4 d'un matériau diélectrique de haut indice (par exemple TiO2) d'épaisseur dh=74 nm et d'indice nh=2,4. La couche diélectrique 4 recouvre entièrement la couche 35 métallique 2' en surface du réseau (cf figure 3). Le réseau 18 ainsi obtenu comprend un traitement diélectrique haut indice et a le même profil 1 que le réseau 8 de la figure 1. Le milieu incident 3 est ici aussi d'indice ni =1,6. Le matériau de la couche diélectrique 4 transparente haut indice est choisi pour avoir un indice de réfraction élevé par rapport à l'indice de réfraction du milieu incident 3 (résine ou verre), dont l'indice de réfraction est généralement compris entre 1,5 et 1,6. On définit le contraste d'indice C entre la couche diélectrique haut indice et le milieu incident par la relation suivante C. (nh ni )/(ni ) Le contraste d'indice C est positif puisque le matériau haut indice a un indice de réfraction nh supérieur à l'indice du milieu incident ni. Dans l'exemple ci-dessus C est égal à 50%. La figure 4 représente les courbes d'efficacité de diffraction en polarisation du réseau 18 à la longueur d'onde a,=535 nm pour le même ordre de diffraction (ordre 1) et en fonction de l'angle d'incidence 0 pour un faisceau incident polarisé soit TE soit TM. On observe que pour le réseau 18, l'efficacité de diffraction de l'onde polarisée TE est supérieure à l'efficacité de diffraction de l'onde polarisée TM. De plus, l'efficacité de diffraction TE est peu dépendante de l'angle d'incidence. L'efficacité de diffraction en polarisation TE atteint 55-60% pour le réseau 18 pour des angles d'incidence dans le milieu incident 3 compris entre -10 et +10 degrés. L'efficacité de diffraction pour un faisceau incident polarisé TE est donc bien supérieure pour le second réseau 18 que pour le premier réseau 8. Ainsi, avec le même profil 1 de traits de départ, c'est-à-dire la même matrice dans le cadre de réseaux de diffraction répliqués, on peut obtenir un réseau 18 efficace en polarisation TE et dont l'efficacité de diffraction TE est peu dépendante (variation < 10%) de l'angle d'incidence pour des angles d'incidence compris entre 10 degrés par rapport à la normale au plan du réseau. Une épaisseur optimum de la couche mince de matériau haut indice 4 permet d'augmenter l'efficacité de diffraction de la polarisation TE. L'épaisseur optimum de la couche 4 dépend de la forme du profil 1 du réseau, de l'indice de réfraction nh du matériau déposé et de l'indice de réfraction du milieu incident 3, et plus précisément du contraste d'indice C entre le matériau haut indice et le milieu incident. This description is given by way of nonlimiting example and will better understand how the invention can be made with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows schematically a sectional view of a blazed electromagnetic metal network, showing the profile of the network features; FIG. 2 illustrates an example of diffraction efficiency curves of a metal grating respectively for polarized waves TM and TE; - Figure 3 schematically shows a sectional view of a diffraction grating according to the invention; FIG. 4 illustrates an example of diffraction efficiency curves of a grating according to the invention respectively for polarized waves TM and TE; FIG. 5 schematically represents a planar beam transport or imaging system using two planar waveguides; Fig. 6 shows a planar waveguide imaging subsystem and including a diffraction grating input coupler; FIG. 7 represents a planar waveguide beam imaging or transport system comprising a pair of diffraction gratings according to the invention. It is sought to manufacture a pair of polarizing diffraction gratings, one of the gratings having a higher diffraction efficiency in TM polarization compared to its diffraction efficiency in TE polarization and the other grating having, conversely, a diffraction efficiency. higher in polarization TE compared to its diffraction efficiency in TM polarization, in a given diffraction order, the two networks being little dependent on the angle of incidence. It is difficult to find such a pair of diffraction gratings operating in the same diffraction order and at the same incidence angles, one of the gratings having a high diffraction efficiency for the TM polarization and the other one having a high efficiency. diffraction pattern for TE polarization. In addition, it is expensive to manufacture such a pair of networks, each network being obtained from a specific matrix. The invention starts from a metal network 8 with a fixed profile 1, blazed type, ie non-symmetrical having a shape approximating 30 sawtooth (cf Fig 1). In the remainder of this document, the term "metallic network" is understood to mean a network whose support 2 is made of metal, or a network formed by the deposition of a thin metallic layer 2 'reflecting on a substrate having the desired profile. The substrate 2 may be of glass, or of another material. Most diffraction gratings are thus manufactured by replication from a molding of a matrix, then by deposition of a metal thin film 2 'of a few tens to hundreds of nm thick. The invention has a limited operating range for so-called electromagnetic networks, ie the ratio between the wavelength of the incident beam and the pitch A of the network is greater than 0.7. We are particularly interested in networks used at an angle of incidence 0 close to the normal incidence (typically +/- 10 ° around the normal to the plane of the network), but other ranges of angles of incidences are possible depending on the applications. It is known that this type of blazed electromagnetic network is polarizing, that is to say does not have the same efficiency in TM and TE polarization. The use of such a metal network is conventional and it is systematically the TM polarization is the most effective and the least dependent on the angle of incidence. In the example of known metal network diagrammatically shown in section in FIG. 1, a grating matrix with a line density of N = 2400 rpm and having a triangular profile is used. Profile 1 is a triangular sawtooth angle of 20 ° blaze and 90 ° apex angle. The metal layer 2 'of the network 8 is made of aluminum, the incident medium 3 is here a medium of optical index n = 1.6 made of transparent resin. The incident medium 3 could also be air or vacuum or other medium depending on the application. The grating is illuminated by an incident beam at an angle of incidence 0 close to the normal (0 ° 10 ° in the incident medium) to the plane of the grating. FIG. 2 shows the diffraction efficiency curves of the metallic network 8 in the visible range, and in the example here represented at the wavelength λ = 535 nm for the most effective diffraction order P (the which is favored by the angle of the facet of the profile, here the order P = 1) as a function of the angle of incidence 0 for a polarized incident beam either TM (solid line curve) or TE (curve in dashes). As shown in FIG. 2, the diffraction efficiency is much greater in TM polarization than in TE polarization and is not very dependent on the angle of incidence for TM polarization. Indeed, the curve of FIG. 2 indicates that the TM polarization diffraction efficiency reaches 80% over most of the incident angle range (0-10 degrees in the incident medium). The metal network 8 thus introduces little loss on a polarized wave TM. FIG. 2 also indicates that the diffraction efficiency for a polarized wave TE is between 15% and 45%: not only is the grating 8 not very efficient for a TE wave, but its efficiency depends on the angle of incidence O This network 8 is therefore not suitable for use with a TE wave because it introduces high losses and inhomogeneities as a function of the opening of the beam. A network 8 as described above finds applications for example as an input coupler in a planar waveguide. If it is considered that the medium 3 is a planar waveguide, the P-order diffracted beam can be coupled and guided in a planar waveguide, insofar as the angle of the diffracted beam is included in the acceptance cone of the planar waveguide. An output coupler (network or otherwise) is used to extract the coupled beam in the planar waveguide 15 and guide it in another direction (see Figure 6). The polarization properties of the grating 8 induce that a planar waveguide device using a diffraction grating 8 as an input coupler has a higher transmission for a TM incident beam than for a TE incident polarized beam. Ideally, it is desirable to have a diffraction grating made from the same matrix as the metal grating 8, but having, unlike the grating 8, a higher TE polarization diffraction efficiency compared to the TM polarization, the diffraction order P = 1, and whose TE polarization diffraction efficiency is little dependent on the angle of incidence for angles of incidence close to the normal to the plane of the network. FIG. 3 represents a sectional view of a diffraction grating 18. The substrate of the diffraction grating 18 is obtained by replication from the same matrix as that used to fabricate the grating 8, presented in connection with FIGS. -2. The substrate 2 on which are formed the asymmetrical triangular profile 1 of the network lines is covered with a first layer 2 'of aluminum. Then deposited on the metal layer 2 'a layer 4 of a high index dielectric material (for example TiO2) of thickness dh = 74 nm and nh index = 2.4. The dielectric layer 4 completely covers the metal layer 2 'at the surface of the network (see FIG. 3). The network 18 thus obtained comprises a high-index dielectric treatment and has the same profile 1 as the network 8 of FIG. 1. The incident medium 3 is here also of index n1 = 1.6. The material of the high-index transparent dielectric layer 4 is chosen to have a high refractive index with respect to the refractive index of the incident medium 3 (resin or glass), whose refractive index is generally between 1.5 and 1.6. The index contrast C between the high index dielectric layer and the incident medium is defined by the following relation C. (nh ni) / (ni) The index contrast C is positive since the high index material has a refractive index nh greater than the incident environmental index ni. In the example above C is 50%. FIG. 4 represents the polarization diffraction efficiency curves of the grating 18 at the wavelength λ = 535 nm for the same diffraction order (order 1) and as a function of the angle of incidence θ for a incident beam polarized either TE or TM. It is observed that for the grating 18, the diffraction efficiency of the polarized wave TE is greater than the diffraction efficiency of the polarized wave TM. In addition, the diffraction efficiency TE is not very dependent on the angle of incidence. The diffraction efficiency in TE polarization reaches 55-60% for the grating 18 for angles of incidence in the incident medium 3 between -10 and +10 degrees. The diffraction efficiency for a polarized incident beam TE is thus much greater for the second network 18 than for the first network 8. Thus, with the same profile 1 of starting lines, that is to say the same matrix in the framework of replicated diffraction gratings, it is possible to obtain a network 18 that is effective in TE polarization and whose TE diffraction efficiency is not very dependent (variation <10%) of the angle of incidence for angles of incidence between 10 degrees from the normal network level. An optimum thickness of the thin layer of high index material 4 makes it possible to increase the diffraction efficiency of the TE polarization. The optimum thickness of the layer 4 depends on the shape of the grating profile 1, the refractive index nh of the deposited material and the refractive index of the incident medium 3, and more specifically the index contrast C between the high index material and the incident medium.
La présente invention permet à partir d'un réseau métallique standard auquel est appliqué un traitement diélectrique 4 en un matériau haut indice d'épaisseur dh prédéterminée d'obtenir un réseau 18 qui devient meilleur en polarisation TE, aussi bien en terme d'efficacité de diffraction que d'indépendance vis-à-vis de l'angle d'incidence. The present invention makes it possible, starting from a standard metal network to which a dielectric treatment 4 is applied, to a material with a high index of thickness dh that is predetermined, to obtain a network 18 which becomes better in polarization TE, both in terms of efficiency of diffraction than independence vis-à-vis the angle of incidence.
Le réseau 18 peut ainsi être utilisé comme coupleur d'entrée dans un guide d'onde planaire 17, avec une efficacité de couplage supérieure pour un faisceau incident polarisé TE que pour un faisceau incident polarisé TM. Le contraste d'indice C entre la couche diélectrique d'indice de réfraction nh et le guide d'onde 17, d'indice de réfraction n0, est défini par la relation suivante C~ (nh -- nG )'`( nG) Le contraste d'indice et l'épaisseur de la couche diélectrique 4 haut indice sont prédéterminés de manière à ce que l'efficacité de diffraction du coupleur à réseau est supérieure en polarisation TE comparée à l'efficacité de diffraction en polarisation TM. L'invention permet ainsi à partir d'une même matrice d'obtenir un couple de réseaux de diffraction fonctionnant efficacement pour le premier réseau 8 en polarisation TM et respectivement pour le second réseau 18 en polarisation TE, en ajoutant un traitement diélectrique 4 d'épaisseur dh et de contraste d'indice C (entre le matériau délectrique et le milieu incident ou le guide d'onde) prédéterminés sur la surface métallique du second réseau. The network 18 can thus be used as an input coupler in a planar waveguide 17, with a higher coupling efficiency for a polarized incident beam TE than for a polarized incident beam TM. The index contrast C between the refractive index dielectric layer nh and the waveguide 17, of refractive index n0, is defined by the following relation C ~ (nh-nG) '`(nG) The index contrast and the thickness of the high index dielectric layer 4 are predetermined so that the diffraction efficiency of the grating coupler is greater in TE polarization compared to the TM polarization diffraction efficiency. The invention thus makes it possible, starting from the same matrix, to obtain a pair of diffraction gratings operating efficiently for the first network 8 in TM polarization and respectively for the second network 18 in TE polarization, by adding a dielectric treatment 4 of thickness dh and contrast index C (between the electrical material and the incident medium or the waveguide) predetermined on the metal surface of the second network.
La suite de ce document décrit un système d'imagerie ou de projection et d'extension de pupille par guide d'onde planaire. La figure 5 représente schématiquement un système d'imagerie comprenant des guides d'onde planaires et des coupleurs diffractifs. Le système comprend deux sous systèmes similaires 5 et 6 placés à 90° pour permettre le grandissement pupillaire dans les deux directions. Un faisceau incident 10 est couplé dans le premier sous-système 5 à guide d'onde planaire au moyen d'un premier coupleur diffractif, le faisceau se propage par réflexions internes à l'intérieur du premier guide d'onde puis est couplé à l'extérieur du premier sous-système 5 à guide d'onde. Le faisceau 11 extrait est couplé dans un second sous-système 6 à guide d'onde au moyen d'un second coupleur diffractif et se propage de la même manière par réflexions internes avant d'être extrait du second sous-système 6. Les deux sous-systèmes 5 et 6 sont orientés dans des plans parallèles et dans deux directions transverses de manière à ce que le faisceau soit étendu suivant une première direction par le premier sous-système 5 à guide d'onde, puis dans une seconde direction par le second sous-système 6 à guide d'onde. De tels systèmes optiques à guide d'onde planaire sont utilisés pour diriger des faisceaux optiques ou des faisceaux images dans des espaces très réduits, où les composants optiques en espace libre sont trop volumineux, par exemple pour la projection d'images dans des casques de pilotage io aéronautique. Les coupleurs diffractifs d'entrée dans un guide d'onde planaire sont avantageusement à base de réseaux de diffraction. La figure 6 montre la structure en coupe d'un sous système 5 comprenant un guide d'onde 7, un coupleur d'entrée à réseau de diffraction 8 et un coupleur de sortie à réseau de diffraction 9. Le faisceau incident 10 15 arrive sur le réseau 8 sous un angle d'incidence proche de la normale. Le réseau 8 permet de coupler le faisceau incident 10 par diffraction dans le guide d'onde planaire 7. Un réseau de diffraction 9 permet de réfléchir une partie du faisceau à l'intérieur du guide d'onde 7 et d'extraire après propagation dans le guide d'onde 7 un faisceau de sortie 11 comprenant un 20 ou une pluralité de faisceaux diffractés par le réseau 9. Les réseaux 8 et 9 ont avantageusement la même densité de traits et ont leurs traits perpendiculaires à la direction de guidage dans le guide planaire 7, c'est dire perpendiculaire au plan de la figure 6. On considère que le faisceau incident 10 est polarisé linéairement. Le sous système 5 est orienté de manière à aligner la 25 polarisation du faisceau incident pour que le faisceau incident sur le réseau de diffraction 8 soit polarisé TM. L'efficacité de diffraction du premier réseau 8 est alors optimale pour ce faisceau incident 10 polarisé TM et indépendante de l'angle d'incidence, comme cela est détaillé plus haut. Après propagation puis extraction du guide d'onde planaire 7, le faisceau de sortie 11 reste polarisé 3o TM. La figure 7 représente un système d'imagerie à guide d'onde planaire et à coupleurs d'entrée diffractifs (les coupleurs de sortie ne sont pas représentés). Le système d'imagerie comprend un premier sous système 5, tel que 35 décrit précédemment, qui reçoit un faisceau incident 10 sous incidence normale ( 10 degrés). Un faisceau 11 est extrait du guide sous-système 5 et transmis à un second sous-système à guide d'onde planaire 6. Le second sous-système 6 comprend un guide d'onde planaire 17 et un coupleur d'entrée à réseau de diffraction 18. Le sous-système 6 est placé en série sur le trajet du faisceau optique 11 de sortie du sous système 5. Les systèmes 5 et 6 sont orientés à 90° pour effectuer la même fonction dans deux directions transverses. Les traits du réseau 18 sont orientés perpendiculairement à la direction de guidage (Y) du faisceau dans le guide planaire 17. Le réseau 18 est un réseau de diffraction du type du réseau polarisant TE décrit en lien io avec les figures 3 et 4. Le couplage optique entre les deux sous-systèmes 5 et 6 doit permettre d'utiliser la même polarisation malgré l'orientation à 90° entre les deux sous-systèmes. Une solution antérieure connue est d'insérer entre les systèmes 5 et 6 une lame de phase demi-onde permettant de faire tourner la polarisation 15 de 90° et d'attaquer le coupleur d'entrée du système 6 avec une polarisation TM. Le coupleur diffractif d'entrée peut alors être identique (même réseau 8) dans les sous systèmes 5 et 6. L'utilisation d'une lame demi-onde est généralement limitée spectralement, et une lame demi-onde peut être très coûteuse (surtout si le guide d'onde est de taille importante).The remainder of this document describes an imaging system or projection and pupil extension by planar waveguide. Figure 5 schematically shows an imaging system including planar waveguides and diffractive couplers. The system includes two similar subsystems 5 and 6 placed at 90 ° to allow pupillary magnification in both directions. An incident beam 10 is coupled in the first planar waveguide subsystem 5 by means of a first diffractive coupler, the beam propagates by internal reflections within the first waveguide and is coupled to the first waveguide. outside the first waveguide subsystem 5. The extracted beam 11 is coupled in a second waveguide subsystem 6 by means of a second diffractive coupler and is propagated in the same way by internal reflections before being extracted from the second subsystem 6. subsystems 5 and 6 are oriented in parallel planes and in two transverse directions so that the beam is extended in a first direction by the first waveguide subsystem 5 and then in a second direction by the second subsystem 6 waveguide. Such planar waveguide optical systems are used for directing optical beams or image beams in very small spaces, where the free-space optical components are too large, for example for projecting images into headsets. aeronautical management. The input diffractive couplers in a planar waveguide are advantageously based on diffraction gratings. FIG. 6 shows the sectional structure of a subsystem 5 comprising a waveguide 7, a diffraction grating input coupler 8 and a diffraction grating output coupler 9. The incident beam 10 arrives on the network 8 at an angle of incidence close to normal. The network 8 makes it possible to couple the incident beam 10 by diffraction in the planar waveguide 7. A diffraction grating 9 makes it possible to reflect a part of the beam inside the waveguide 7 and to extract after propagation in the waveguide 7 an output beam 11 comprising one or a plurality of beams diffracted by the grating 9. The gratings 8 and 9 advantageously have the same density of lines and have their lines perpendicular to the guide direction in the guide planar 7, ie perpendicular to the plane of FIG. 6. It is considered that the incident beam 10 is polarized linearly. The subsystem 5 is oriented to align the polarization of the incident beam so that the incident beam on the diffraction grating 8 is biased TM. The diffraction efficiency of the first grating 8 is then optimal for this incident polarized beam TM and independent of the angle of incidence, as is detailed above. After propagation and extraction of the planar waveguide 7, the output beam 11 remains polarized 30 TM. Fig. 7 shows a planar waveguide imaging system with diffractive input couplers (output couplers are not shown). The imaging system includes a first subsystem 5, as previously described, which receives an incident beam 10 at normal incidence (10 degrees). A beam 11 is extracted from the subsystem guide 5 and transmitted to a second planar waveguide subsystem 6. The second subsystem 6 comprises a planar waveguide 17 and a network input coupler. diffraction 18. The subsystem 6 is placed in series on the path of the output optical beam 11 of the subsystem 5. The systems 5 and 6 are oriented at 90 ° to perform the same function in two transverse directions. The lines of the grating 18 are oriented perpendicularly to the guide direction (Y) of the beam in the planar guide 17. The grating 18 is a diffraction grating of the type of the polarizing network TE described in connection with FIGS. 3 and 4. Optical coupling between the two subsystems 5 and 6 should allow to use the same polarization despite the 90 ° orientation between the two subsystems. A prior known solution is to insert between the systems 5 and 6 a half-wave phase plate for rotating the polarization by 90 ° and driving the input coupler of the system 6 with a TM bias. The input diffractive coupler can then be identical (same network 8) in sub-systems 5 and 6. The use of a half-wave plate is generally limited spectrally, and a half-wave plate can be very expensive (especially if the waveguide is large).
20 L'utilisation de réseaux polarisants 8 et 18 selon l'invention est particulièrement avantageuse en incidence proche de la normale. Le premier sous système 5 peut par exemple utiliser un réseau 8 comprenant un réseau métallique sans traitement diélectrique (uniquement de 25 l'Aluminium) efficace en polarisation TM. Ce réseau 8 présente une très bonne efficacité en polarisation TM et l'efficacité de diffraction est peu dépendante de l'angle autour de la normale comme indiqué sur la figure 2. Le second sous système 6 est placé à 90° du sous système 5. Le faisceau lumineux extrait du sous-système 5 est alors incident en polarisation 30 TE sur le réseau 18, qui est un réseau comprenant un traitement diélectrique haut indice conformément à l'invention. L'utilisation d'un couple de réseaux de diffraction 8 et 18 efficace chacun pour une polarisation permet de travailler en TM pour le premier sous système 5 et en TE sur le second sous système 6. Cette configuration évite 35 l'utilisation d'une lame demi-onde entre les deux sous-systèmes pour compenser la rotation de 90° et permet une réponse angulaire plate ce qui est utile en particulier dans les systèmes d'imagerie pour l'uniformité de l'intensité du champ visuel observé. De manière alternative, on peut utiliser pour le premier sous système un réseau 18 un réseau électromagnétique comprenant un traitement diélectrique haut indice, et pour le second sous système un réseau métallique 8. Les réseaux 8 et 18 ont avantageusement la même densité de traits et le même profil. L'utilisation d'un couple de réseaux 8 et 18, l'un polarisant TM, l'autre polarisant TE, tels que décrits précédemment permet de supprimer la lame io demi-onde intermédiaire entre le sous système 5 et le sous système 6. En effet, comme détaillé plus haut, l'utilisation d'un traitement diélectrique haut indice 4 présentant une épaisseur et un contraste d'indice par rapport au guide d'onde adéquats sur un réseau de diffraction de profil blazé 1 permet de rendre la polarisation TE plus efficace (comparé à un 15 réseau métallique de même profil sans traitement diélectrique) et indépendante de l'angle d'incidence. Sans ce traitement diélectrique la polarisation TM est la plus efficace et la plus stable en fonction de l'angle d'incidence. La fabrication des réseaux 8 et 18 a l'avantage d'utiliser une unique 20 matrice dont le profil des traits est déterminé pour fabriquer un réseau 18 ayant une bonne efficacité indépendante de l'angle d'incidence en TE en appliquant un traitement haut indice d'épaisseur précise sur un réseau 8 de type électromagnétique. Par construction, le premier réseau 8 (polarisant TM) et le second 25 réseau (polarisant TE), ont la même densité de traits, le même profil de traits, et diffractent dans le même ordre de diffraction P. Un tel couple de réseaux polarisants (8, 18) trouve une application particulièrement avantageuse dans un dispositif de transport de faisceau optique ou d'imagerie basé sur un couple de guides d'ondes planaires.The use of polarizing networks 8 and 18 according to the invention is particularly advantageous in close to normal incidence. The first subsystem 5 may for example use a network 8 comprising a metal network without dielectric treatment (only of Aluminum) effective in TM polarization. This network 8 has a very good efficiency in TM polarization and the diffraction efficiency is little dependent on the angle around the normal as shown in Figure 2. The second subsystem 6 is placed at 90 ° subsystem 5. The light beam extracted from the subsystem 5 is then incident in TE polarization on the network 18, which is a network comprising a high-index dielectric processing according to the invention. The use of a pair of diffraction gratings 8 and 18 each effective for a polarization makes it possible to work in TM for the first subsystem 5 and in TE on the second subsystem 6. This configuration avoids the use of a half-wave plate between the two subsystems to compensate the rotation of 90 ° and allows a flat angular response which is useful in particular in imaging systems for the uniformity of the intensity of the observed field of view. Alternatively, it is possible to use for the first subsystem a network 18 an electromagnetic network comprising a high-index dielectric treatment, and for the second subsystem a metal network 8. The networks 8 and 18 advantageously have the same density of lines and the same profile. The use of a pair of networks 8 and 18, one polarizer TM, the other polarizer TE, as described above makes it possible to eliminate the intermediate half-wave plate between the subsystem 5 and the subsystem 6. Indeed, as detailed above, the use of a high-index dielectric treatment 4 having a thickness and an index contrast with respect to the appropriate waveguide on a diffraction grating blazed profile 1 makes it possible to polarize TE more efficient (compared to a metal network of the same profile without dielectric treatment) and independent of the angle of incidence. Without this dielectric treatment the TM polarization is the most efficient and the most stable depending on the angle of incidence. The fabrication of the arrays 8 and 18 has the advantage of using a single matrix whose feature profile is determined to fabricate a grating 18 having a good efficiency independent of the TE incidence angle by applying a high index treatment. of precise thickness on a network 8 of the electromagnetic type. By construction, the first network 8 (polarizer TM) and the second network (polarizer TE) have the same line density, the same line profile, and diffract in the same order of diffraction P. Such a pair of polarizing networks (8, 18) finds a particularly advantageous application in an optical beam transport or imaging device based on a pair of planar waveguides.
30 L'invention s'applique avantageusement dans un système de transfert de faisceau ou d'imagerie à guide d'onde planaire utilisant deux sous systèmes orientés à 90° et un couple de réseaux de diffraction polarisants comme coupleurs diffractifs en entrée respectivement de deux guides d'ondes planaires orientés à 90° l'un de l'autre. 35 The invention is advantageously applied in a planar waveguide imaging or beam transfer system using two sub-systems oriented at 90 ° and a pair of polarizing diffraction gratings as input and two guide diffractive couplers respectively. of planar waves oriented at 90 ° from each other. 35
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