High curvature micro-lenses for advanced optical fiber applications - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

High curvature micro-lenses for advanced optical fiber applications

Micro-lentilles à forte courbure pour des applications de fibres optiques avancées

Résumé

Our recently introduced molded polymer-based fiber micro-lens fabrication technique was further researched and developed in this thesis. The micro-lenses exhibit high-quality, durability, and advanced design flexibility, with curvatures as high as 10 µm. Using COMSOL multiphysics simulations and experimental validation, we analyze lens performance and light losses with respect to the lens design. We demonstrate that high-curvature micro-lenses generate highly focused beams with a FWHM of ≤ λ. Moreover, we show the compatibility of this technique with non-traditional optical fibers, such as fluoride-based, multi-core, and hollow-core fibers. We successfully achieved micro-lens arrays for 4-core and 37-core fibers. The applications of this project consist of improving the light coupling efficiency of interband cascade lasers with fluoride fibers, which we were able to double, and enabling high-resolution silicon etching. For the latter, we investigated the power tolerance of micro-lenses and found it to be ≥ 2 W (57 µJ), significantly higher than what is required for silicon etching with highly focused beams (FWHM ≤ 5 µm).
Notre technique de fabrication de microlentilles en embout de fibres à base de polymères moulés, récemment introduite, a fait l'objet de recherches plus approfondies et a été développée dans le cadre de cette thèse. Les microlentilles présentent une haute qualité, une durabilité et une flexibilité de conception avancée, avec des courbures allant jusqu'à 10 µm. En utilisant des simulations COMSOL et des validations expérimentales, nous analysons les performances des lentilles et les pertes de lumière en fonction de leurs conceptions. Nous démontrons que les microlentilles à haute courbure génèrent des faisceaux hautement focalisés avec une FWHM ≤ λ. En outre, nous démontrons la compatibilité de cette technique avec des fibres optiques non traditionnelles, telles que les fibres fluorurée, les fibres multicœurs et les fibres à cœur creux. Nous avons réussi à réaliser des réseaux de microlentilles pour des fibres à 4 et 37 cœurs. Les applications de ce projet comprennent l'amélioration du couplage lumineux des lasers à cascade interbandes avec des fluorurée, que nous avons réussi à doubler, et la possibilité de graver le silicium à haute résolution. Pour cette dernière application, nous avons étudié la tolérance en puissance des microlentilles et avons constaté qu’elles supportaient ≥ 2 W (57 µJ), ce qui est significativement plus élevé que ce qui est nécessaire pour la gravure du silicium avec des faisceaux hautement focalisé (FWHM ≤ 5 µm).
Fichier principal
Vignette du fichier
HAJJ_Tony_2023_ED269.pdf (21.33 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04343240 , version 1 (13-12-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04343240 , version 1

Citer

Tony Hajj. High curvature micro-lenses for advanced optical fiber applications. Optics [physics.optics]. Université de Strasbourg, 2023. English. ⟨NNT : 2023STRAD032⟩. ⟨tel-04343240⟩
79 Consultations
8 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More