Vers une détermination optique directe des coefficients opto-mécaniques et thermo-optiques des couches minces optiques

Method for a direct optical determination of thermo-optical and thermo-mechanical coefficients of thin film coatings

• Auteur / Autrice : Sébastien Michel
• Direction : Michel Lequime, Frédéric Lemarquis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Sciences de la matière. Optique, image et signal
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes thermiques

Fabry-Pérot, Interféromètres de

Matériaux -- Propriétés optiques

Interférométrie

Couches minces

Résumé

Le comportement d’un empilement multicouche interférentiel soumis à une sollicitation extérieure, de type thermique ou mécanique, est devenu un point critique. Afin de prédire de manière rigoureuse l’évolution de ces performances optiques sous sollicitation, il est nécessaire de connaître les variations de l’indice de réfraction n et de l’épaisseur e de chaque couche. Cela implique la connaissance du : coefficient d’expansion thermique α, coefficient de Poisson ν, coefficient de dépendance de l’indice de réfraction avec la température β, et enfin les coefficients élasto-optiques p11 et p12. Pour mesurer ces paramètres à ce niveau élémentaire, nous présentons une méthode optique basée sur l’utilisation d’un interféromètre de Fabry-Perot. L’étude se scinde selon deux axes, optique et mécanique. La réunion de ces deux axes a permis de finaliser la méthode de mesure et de concevoir puis réaliser un banc expérimental ayant une résolution en longueur d’onde inférieure au picomètre.

The optical properties of multilayer thin film coatings, under a mechanical or thermal stress, are a critical point. In order to rigorously and precisely predict the evolution of optical performances under solicitation, we need to know the refractive index and the thickness variations of each thin film. Therefore, the knowledge of thermo-optical and mechanical coefficients for the layer; i. E. The thermal expansion coefficient αc, the Poisson’s ratio ν, the refractive index dependence with temperature coefficient βc and the élasto-optical coefficients p11 and p12 ; are required. To precisely evaluate these coefficients, we investigate an optical method based on Fabry-Perot interferometer. The study follows two directions: optical and mechanical. The combination of these two investigations allowed to develop a global method of measurement and thus, an optical set-up dedicated to extract thermo-optical and mechanical coefficients, with a resolution in wavelengths below the picometer.