WO2015158882A2 - Resonant-cavity wavelength-selective transmission filter - Google Patents

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WO2015158882A2
WO2015158882A2 PCT/EP2015/058362 EP2015058362W WO2015158882A2 WO 2015158882 A2 WO2015158882 A2 WO 2015158882A2 EP 2015058362 W EP2015058362 W EP 2015058362W WO 2015158882 A2 WO2015158882 A2 WO 2015158882A2
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resonant
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PCT/EP2015/058362
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Olivier Gauthier-Lafaye
Antoine MONMAYRANT
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Centre National De La Recherche Scientifique
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/284Interference filters of etalon type comprising a resonant cavity other than a thin solid film, e.g. gas, air, solid plates
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1866Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • G02B5/1871Transmissive phase gratings

Definitions

  • the present invention relates to the field of selective wavelength gratings, and more particularly to transmission networks using a resonance effect at the wavelength selectively transmitted.
  • the present invention is applicable to wavelengths of the visible optical range, infrared and microwave frequency, typically between 400 nm and 500 ⁇ .
  • Optical filters in colored glass are characterized by their very good optical rejection (absorption of unwanted wavelengths of the order of 10 "4 to 10 " 8 ). These filters, on the other hand, are not narrow spectrally.
  • Interferential optical filters consist of a stack of many thin layers. They can be narrow spectrally, and their filter performance can be optimized as needed. For a complex filtering function, a very large number of layers are needed, typically from 100 to 1500 thin layers.
  • Disposive optical filters network or prism filters. This type of filtering must be integrated into a complex optical system to function. Apart from these three large industrial families, a great deal of research work has been concentrated in recent years on resonant network filters called GMRF for "Guided Mode Resonant Filter” in English terminology, as described in US 5598300. These components can operate in reflection or transmission, and consist of a central network acting as a resonant guide, included in a multilayer dielectric structure, each layer having a thickness of ⁇ / 2 or ⁇ / 4. In transmission, an optimal function is obtained when the network is located in a plane of symmetry of the structure.
  • These filters perform an ultra thin spectral filtering typically of ⁇ / ⁇ equal to a few hundred to a few thousand for a filter in transmission.
  • a disadvantage of these filters is a low angular tolerance, which means a dependence of the filtered wavelength as a function of the angle of incidence.
  • CRIGF Crohn's disease resonant cavity filter
  • JP2012098513 the publication of K. Kintaka , T. Majima, J. Inoue, K. Hatanaka, J. Nishii, and S. Ura, "Cavity-resonator-integrated guided-mode resonance filter for aperture miniaturization," Opt. Express 20, 1444-1449 (2012), and is shown schematically in FIG.
  • This filter comprises a waveguide 2, deposited on a substrate 8, a central coupling network 1 disposed on the guide and two DBR side networks, performing a distributed Bragg-type reflection function (DBR in English for Distributed Terminology). Bragg Reflector).
  • DBR distributed Bragg-type reflection function
  • Bragg Reflector Bragg Reflector
  • Two phase 3 zones are arranged between the central network and the lateral networks.
  • An incident wave 4 on the filter divides into a reflected part 5 and a transmitted part 6.
  • the coupling network makes it possible to couple the incident wave 4 to a guided mode 7 which propagates in the guide 2 and is reflected on the mirrors DBR.
  • the phase regions are sized to phase the propagative and contrapropagative guided modes to obtain a single peak of spectral resonance in reflection. For such phase zones two situations occur according to the wavelength of the incident wave.
  • the wave does not couple to the guided modes propagative and contrapropagative and is essentially transmitted.
  • the wave couples to the guided modes which are then re-transmitted
  • the central network is disposed outside the guide to ensure a non-zero but low and disturbing overlap between the propagative and contrapropagative guided modes and the central network, which ensures a resonance peak in narrow reflectivity.
  • wavelength-selective reflective filters can be used as mirrors in a VCSEL laser device for Vertical Cavity Surface Emitting Laser in English terminology or in an Extended Cavity Laser Diode (ECDL) in English terminology).
  • VCSEL laser device for Vertical Cavity Surface Emitting Laser in English terminology or in an Extended Cavity Laser Diode (ECDL) in English terminology.
  • ECDL Extended Cavity Laser Diode
  • the object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, and more particularly to provide a selective wavelength resonant cavity filter operating in transmission.
  • the present invention relates to a wavelength selective resonant cavity transmission filter comprising:
  • a planar central portion according to a horizontal XY plane comprising:
  • a first and a second vertical phase zone devoid of periodic permittivity disposed on both sides of the coupling network and adjacent thereto, along an axis Z perpendicular to the XY plane, the coupling network and the phase zones being configured to provide coupling of an incident wave of resonant wavelength propagating in the filter with a localized mode of the same wavelength
  • first and second structures with high lateral reflectivity disposed on either side of the central portion, respectively adjacent to the first and second lateral phase zones, for laterally confining the localized mode
  • first and second vertical high reflectivity structures disposed on either side of the central portion, respectively adjacent to the first and second vertical phase zones, for vertically confining the localized mode and for reflecting an incident wave having lengths of wave belonging to a reflection spectral band comprising the resonance wavelength
  • said resonant cavity-shaped filter for the localized mode capable of radiating a resonance wavelength wave that interferes with the incident waves and constructively reflected in a propagative direction and destructively in a contrapropagative direction, so that the wave transmitted at the resonant wavelength is maximized.
  • the localized mode corresponds to a stationary wave presenting extrema and zeros of electric field, two successive extrema presenting an opposite sign, and in which the coupling network is arranged so that the dielectric permittivity maxima coincide with extrema of same sign of electric field.
  • an optical thickness of the central portion in the vertical direction corresponds to an odd integer multiple of a quarter of the resonant wavelength.
  • the filter according to the invention comprises a third and a fourth lateral phase zones and a third and a fourth lateral high reflectivity structures, and a coupling network having a periodic variation of two-dimensional dielectric permittivity, the filter forming a three-dimensional resonant cavity.
  • the filter according to the invention has a plane of symmetry.
  • at least one vertical high reflectivity structure comprises a stack of dielectric layers of optical thickness substantially equal to a quarter of the resonant wavelength.
  • at least one vertical high reflectivity structure comprises a periodic structure having a period less than the resonance wavelength.
  • At least one high lateral reflectivity structure comprises a lateral network having a second periodic variation of dielectric permittivity substantially equal to half of the first periodic variation of dielectric permittivity.
  • At least one structure with high lateral reflectivity comprises a polished face comprising a high reflectivity treatment.
  • the coupling network comprises an alternation of a high index material and a medium in gaseous or liquid phase, the medium being able to circulate in the filter.
  • the filter according to the invention comprises a plurality of central portions and associated high lateral reflectivity structures, arranged on the same substrate, each central portion having a selected resonance wavelength.
  • the coupling network has a continuous variation of the periodicity of the dielectric permittivity according to an X or Y dimension.
  • the invention relates to a photo detector comprising a plurality of elementary detectors and comprising a plurality of filters. according to the invention positioned upstream of the elementary detectors, a filter being associated with an elementary detector and having a resonance wavelength chosen in a detection band of the associated elementary detector.
  • FIG. 1 schematizes a resonant cavity filter in reflection according to the prior art.
  • FIG. 2 schematizes a filter according to the invention.
  • FIG. 3 illustrates the position of the electric field extrema of the localized mode in the resonant cavity for an optimized filter.
  • FIG. 4 illustrates the position of the electric field extrema of the localized mode in the resonant cavity for a non-functioning filter.
  • FIG. 5 illustrates a first variant of a filter according to the invention with a one-dimensional variation of the dielectric permittivity of the coupling network.
  • FIG. 6 illustrates a second variant of a filter according to the invention with a two-dimensional variation of the dielectric permittivity of the coupling network.
  • FIG. 7 illustrates a variant in which the pads of the coupling network have a rectangular shape.
  • FIG. 8 illustrates an embodiment in which the vertical HR structures comprise a stack of dielectric layers.
  • FIG. 9 illustrates another variant according to which the vertical HR structures comprise a subwavelength periodic structure.
  • FIG. 10 schematizes a variant of the filter according to the invention having a plane of symmetry.
  • FIG. 11 illustrates an exemplary filter according to the invention having lateral structures comprising lateral networks.
  • FIG. 12 illustrates the distribution of the envelope of the electric field of the localized mode.
  • FIG. 13 illustrates the spectral performances of a filter according to the invention.
  • a filter 10 according to the invention is shown schematically in FIG. 2.
  • This filter has a maximum transmission at a resonant wavelength ⁇ and a reflectivated high for a spectral band ⁇ around ⁇ .
  • the filter according to the invention operates for wavelengths included in the visible, infrared and microwave optical band, typically for wavelengths between 400 nm and 500 ⁇ .
  • the filter generates from the Oinc wave, by interferential superposition, a reflected wave Gold and a transmitted wave Ot which propagate in the filter then leave.
  • the filter 10 comprises a central portion of planar geometry PC along an XY plane.
  • Figure 2 is a sectional plane according to for example a YZ plane.
  • the central portion PC comprises a coupling network CG having a first periodic variation of dielectric permittivity ⁇ ( ⁇ ).
  • the central part PC also comprises a first phase lateral zone ZL1 and a second phase lateral zone ZL2. These zones are devoid of periodic permittivity, arranged on both sides of the coupling network CG and adjacent to it.
  • the central portion further comprises a first vertical phase zone ZV1 and a second vertical phase zone ZV2, also devoid of periodic permittivity, disposed on both sides of the coupling network CG and adjacent to it, along an axis Z perpendicular to the XY plane.
  • the coupling network CG and the phase zones ZL1, ZL2, ZV1, ZV2 are configured to provide a coupling of an incident wave Oinc of resonance wavelength ⁇ propagating in the filter with a localized mode Oi of the same length wavelength ⁇ .
  • the way to obtain optimum coupling is detailed below.
  • the filter 1 0 also comprises a first high-side reflectivity structure HRL1 of interferential nature adjacent to the first lateral phase zone ZL1, and a second high-side reflectivity structure HRL2 of interferential nature adjacent to the second lateral phase zone ZL2.
  • the structures HRL1 and HRL2 are arranged on either side of the central portion PC, and their function is to laterally confine the localized mode Oi (role of lateral mirror).
  • the filter 1 0 also comprises a first vertical high reflectivity structure HRV1 adjacent to the first vertical phase zone ZV1, and a second vertical high reflectivity structure HRV2 adjacent to the second vertical phase zone ZV2.
  • the structures HRV1 and HRV2 are arranged on either side of the central portion PC in a vertical plane, and have the function of vertically confining the localized mode 0
  • the central network CG and the phase zones ZL1, ZL2, ZV1, ZV2 make it possible to couple, that is to say, to excite a localized mode Oi in the central part PC from the incident wave Oinc.
  • This localized mode is confined laterally and vertically by high reflectivity structures HRL1, HRL2, HRV1, HRV2. It is in the presence of a "double cavity", a horizontal cavity defined by the structures HRL1 and HRL2, and a vertical cavity defined by structures HRV1 and HRV2.
  • a first condition is that the high vertical reflectivity structures HRV1 and HRV2 are configured to reflect an incident wave Oinc on a spectral reflection band ⁇ comprising the resonance wavelength ⁇ .
  • the filter is equivalent to a conventional high reflectivity interferential structure.
  • the resonance wavelength ⁇ is located in the center of the band ⁇ , the mode located vertically by the vertical cavity then being perfectly antiresonant with respect to the horizontal cavity.
  • the localized mode Oi is excited in the central partite PC and confined laterally and vertically by the high reflectivity structures .
  • the localized mode takes the form of a standing wave in all directions of the space located in the central part.
  • the resonance wavelength ⁇ is a function of the pitch ⁇ of the coupling network CG.
  • the vectors associated with the coupling network, the incident wave Oinc and the localized mode Oi verify the law of the networks which results in an approximate formula according to which: 2 ⁇ / ⁇ "2 ⁇ n eff / A0
  • n eff is the effective index associated with the localized mode which is calculated from the layer indices, their thicknesses and the shape of the network and corresponds to an equivalent index.
  • the central network CG constitutes a second-order network for the localized mode Oi of wavelength ⁇ . It thus makes it possible to ensure a resonant coupling between the incident wave Oinc and the localized mode O
  • the effective length Leff corresponds to the geometric length of the horizontal cavity including the lateral phase zones to which is added the penetration depth of the localized wave in the reflective structures HRL1 and HRL2.
  • phase regions ZL1, ZL2, ZV1 and ZV2 are adjusted so that the coupling coefficient K between the incident wave and the localized mode is non-zero and maximized.
  • the high reflectivity structures and the phase regions forming the cavity on the one hand, and the coupling network on the other hand, are arranged to ensure optimal coupling of the incident wave Oinc of length wavelength ⁇ with the localized mode Oi in the central part PC.
  • the vertical optical path ie the optical thickness of the central part PC (comprising the central part and the vertical phase zones ZV1, ZV2) corresponds to an odd integer multiple of the quarter of a wavelength. resonance (A0 / 4) to ensure that this vertical stack behaves as a reflector with high reflectivity for all off resonance wavelengths of the reflectivity band ⁇ .
  • the global stack behaves as a mirror HR over the entire band ⁇ .
  • This condition also has the consequence that the overlap between the incident wave Oinc and the dielectric permittivity variation Ae is small, the vertical structure HR ensuring an exponential attenuation of the incident wave during its penetration into the structure, which ensures the filters a spectral fineness of the resonance peak.
  • the filter no longer works, it loses its monomode character and fineness. Indeed a whole range of wavelengths in the vicinity of ⁇ is transmitted through the complete stack by Fabry Pérot effect. The existence of these modes disrupts the operation of the filter, in particular it can make it highly multimode.
  • FIG. 3 illustrates two cases of optimal arrangement, a first case illustrated in FIG. 3a and a second case illustrated in FIG. 3b.
  • the localized mode corresponds to a stationary wave in all the directions presenting extrema Mv (or bellies) and zeros (or nodes) of electric field E fixed, ie not mobile in the space.
  • the lateral position of the extrema and zero of the standing wave in the cavity is determined by the lateral optical thickness DL of the resonant cavity between the lateral HR structures.
  • periodic dielectric permittivity e In the central part PC, there are therefore areas 30 for which the dielectric permittivity e is maximum, corresponding to index maxima.
  • the coupling network CG must be arranged so that the dielectric permittivity maxima 30 coincide with electric field extrema with the same sign as shown in figure 3a for the extrema Mv + and figure 3b for the extrema Mv " .
  • This makes it possible to maximize the overlap integral between the standing wave Oi (E m0 d e ) and the coupling network CG ( ⁇ e), which maximizes the coupling coefficient K defined by equation (1) (at the product level
  • the value of the coupling coefficient K is controlled and limited to a small value by moving the coupling network away from the guided mode, or by decreasing in the integral of the relation 1 the overlap between E m0 d e and ⁇ e.
  • FIG. 4 illustrates the case for which the index maxima zones of the CG network are positioned on the stationary mode field nodes.
  • the overlap integral between Emode and Ae is zero and therefore the coupling is zero: the localized mode is never excited in the cavity whatever the wavelength of the incident wave.
  • the structure behaves as if the central part did not support any stationary mode and does not have a resonant transmission peak.
  • a wave of resonance wavelength ⁇ is radiated by the cavity in the form of losses. This radiated wave interferes with the incident wave Oinc, the transmitted wave Ot and the wave reflected by the vertical high reflectivity structures.
  • the coupling made by the grating and the phase zones is configured so that the interference between the radiated wave and the incidence wave is constructive (wave in the propagating direction) and for the interference between the radiated wave and the wave. reflected are destructive (wave in a contrapropagative sense).
  • the transmitted wave Ot resulting from these constructive interferences is thus maximized at the resonant wavelength ⁇ , whereas the other wavelengths of the spectral band ⁇ are reflected by the vertical high reflectivity (HR) structures HRV1 and HRV2.
  • HR vertical high reflectivity
  • the coupling is at the origin of the excitation of the stationary mode by the incident wave and is also responsible for the "losses" which ensure the coherent retransmission of this stationary mode.
  • the filter according to the invention Due to the combination of resonance and interference phenomena, the filter according to the invention has a high spectral fineness, and a large angular tolerance greater than interference filters and resonant cavity filters by reflection.
  • the value of the resonant wavelength and the fineness thereof are independent of the angle of incidence on the filter of the wave to be filtered. Transmission is maximum at normal incidence.
  • This large angular tolerance combined with the transmissive operation makes the use of the filter compatible with a focused beam, and therefore with the insertion of the filter according to the invention in the focal plane of an optical imaging or detection system, or directly in front of a detection system.
  • the filter is also feasible on small surfaces and has a planar geometry, allowing the arrangement of a plurality of filters at different resonance wavelengths in 2D matrix.
  • the filter comprises few layers (see examples below) compared to interference filters of the same spectral fineness, which allows a simpler manufacturing, and a more reliable and more robust filter.
  • the permittivity variation ⁇ ( ⁇ ) of the coupling network CG is unidimensional, for example according to X.
  • the resonant cavity here realizes a two-dimensional confinement (along the directions x and z).
  • the dielectric permittivity variation of the coupling network CG is two-dimensional A ⁇ x, y), the grating having, for example, a structure of pads 40, typically square or hexagonal.
  • An advantage of two-dimensional structures is their insensitivity to the polarization of the incident wave.
  • the variation of permittivity can of course be three-dimensional with A ⁇ x, y, z).
  • FIG. 6 Also shown in FIG. 6 is a third variant in which the filter furthermore comprises:
  • the filter here forms a cavity providing a three-dimensional confinement.
  • the coupling network CG then has two directions of periodicities making it possible to excite the same guided mode independently of the polarization of the incident wave, according to these two directions of periodicity. Structures with high lateral reflectivity make it possible to confine the cavity mode horizontally in these two directions, the vertical confinement being ensured by zones HRV1 and HRV2.
  • This geometry is particularly suitable for an arrangement of a plurality of filters according to a matrix structure, sharing the same vertical and lateral HR structures, and the same substrate.
  • the filter according to the invention comprises a plurality of central portions and associated high lateral reflectivity structures, arranged on the same substrate, each central portion having a selected resonance wavelength, varying to each filters the pitch of the coupling network.
  • the different resonance wavelengths chosen are of course included in the spectral reflectivity band of the vertical HR structure ⁇ .
  • the variation of the pitch is, for example, discrete.
  • the filter is made wavelength-tunable by producing a continuously variable pitch grating, that is to say that the coupling network has a continuous variation of the periodicity of the dielectric permittivity according to a dimension, X or Y, for example a fan-shaped array for a one-dimensional structure.
  • the filter / resonance wavelength change is obtained by translation of the filter with respect to the incident wave.
  • the pads 50 have a rectangular shape.
  • This structure allows the cavity to resonate at two resonant wavelengths M O, ⁇ 20.
  • the two directions of periodicity allow to excite each a mode in its direction, the two modes being at different wavelengths.
  • Each cavity direction is then adjusted independently to resonate over a specific wavelength.
  • At least one vertical HR structure the two (HRV1 and HRV2) in FIG. 8, comprises a stack dielectric layers of optical thickness substantially equal to one quarter of the resonance wavelength, ie A0 / 4.
  • the stack consists of an alternation of layers of different index n a , n b .... This alternation constitutes a high reflectivity structure for any incident wave of wavelength in the range ⁇ around ⁇ and incident according to an angle of incidence close to normal.
  • the vertical phase zones ZV1, ZV2 are, for example, layers of optimized thickness consisting of the material of index close to nb .
  • the central part outside the phase zones consists of a tri-layer structure Ec.
  • the coupling network CG formed on a substrate having an index n C c and is disposed between two layers C1 and C2 of the same index
  • this central part must make a waveguide when it is inserted inside the stack.
  • n C c and n PC are greater than all the indices present in the stack.
  • n PC or n G c is greater than the lowest index present in the stack and that the thickness of this high index layer is greater than the other layer thicknesses present in the stack.
  • At least one lateral HR structure (the two structures HRL1 and HRL2 in FIG. 8) comprises a lateral network having a second periodic variation of dielectric permittivity substantially equal to half of the first variation.
  • periodic dielectric permittivity that is to say that the pitch of the lateral network is substantially equal to ⁇ / 2.
  • the lateral network is a first-order network for the localized mode at the wavelength ⁇ .
  • the lateral phase zones are zones of constant index, for example equal to the index n PC or n C G, the thickness of these zones in the direction of the variation of permittivity of the central network is determined to optimize the coupling as explained previously.
  • at least one structure with high lateral reflectivity comprises a polished face comprising a high reflectivity treatment.
  • FIG. 9 illustrates another variant of the filter according to the invention, according to which at least one vertical high reflectivity structure (the two structures HRV1, HRV2 in FIG. 9) comprises a periodic structure having a period ⁇ less than the length of resonance wave ⁇ .
  • the wave incident on these structures is decomposed into several Bloch modes interfering destructively in the direction of incidence propagation and thus allowing a high reflectivity structure to be realized on a large scale. spectral range and with high angular tolerance.
  • FIG. 10 schematizes a preferred variant of filter according to the invention having a plane of symmetry Ps.
  • a filter having this symmetry can be made from two identical parts each made on a substrate which are then connected, for example by laminating substrates.
  • the two half-structures can thus be manufactured simultaneously on the same substrate which is subsequently cut in half, the two half-structures being thereafter glued face to face. This ensures perfect symmetry, including a perfect match of the HRV1 and HRV2 multilayers, phase zones, both in thickness and composition and positioning of the coupling network in the center of the vertical stack.
  • Nitride 120 ZV2 a HR stack Nitride 120 ZV2 a HR stack.
  • the vertical phase zones ZV1 and ZV2 consist of a 120 nm thick nitride layer.
  • the central layer Ec is a layer of silica, constituted in at least one direction X and / or Y of an alternation of silica (index 1 .54) and air (index 1) of identical thickness (filling ratio of 50%) so as to form the central network and the lateral networks, as shown in FIG. 11a (sectional view) and FIG. 11b (plan view in the XY plane of the networks).
  • the period of the network ⁇ is equal to 485 nm.
  • the phase zones ZL1 and ZL2 separate the central network from the lateral networks and consist of the same material as one of the materials constituting the networks here silica. Their thickness is equal to 0.13. ⁇ ( ⁇ period of the CG network) is 63.05 nm.
  • the optical thickness of these zones optimized to obtain a calibration of the field maxima with the same sign on the high permittivity areas of the CG network as explained above, is a function of the optical thickness of the network layer and the phase zones. vertical.
  • Curve 91 illustrates the distribution of index of the vertical stack of the filter according to Z.
  • the field is located in the central part PC.
  • FIG. 13 illustrates the spectral performance of the filter of Table I, the transmitted intensity ⁇ ( ⁇ ) of the transmitted wave Ot in FIG. 13a and the reflected intensity R (A) of the reflected wave Gold in FIG. 13b when illuminated by an incident wave focused on the filter with an incidence cone of +/- 1 ° 55 °. It can be seen that the filter has a very high spectral selectivity in transmission, despite a non-planar incident wave, with a spectral resonance width of:
  • ⁇ / ⁇ 0.04% (0.33 nm to 81 6 nm).
  • is due to the resonant effect of the cavity.
  • the optical coupling with the latter adds to the reflectivity a Fano resonance whose spectral width varies proportionally with the coupling factor.
  • the realization of a transmissive filter of the same spectral width is impossible according to a CRIGF type design "Cavity-Resonator-Integrated Guided Mode-resonance Filter”.
  • the realization according to a GMRF type design "Guided Mode Resonant Filter” is possible but said filter would then have an angular tolerance well below 0.5 °.
  • obtaining the same spectral fineness according to a GMRF-type design requires the production of a stack of a larger number of layers, the fineness of the resonance of the invention being increased by the three-dimensional optical confinement of the mode. located.
  • a broad band ⁇ around ⁇ , greater than +/- 15 nm is reflected by the vertical HR structure, the central part PC being configured to be an integral part of the vertical HR structure out of resonance.
  • the resonance wavelength ⁇ 0 of the filter component is tunable by changing the period of the networks considered, for a given vertical structure HR.
  • the wavelength tunability is obtained by a modification of the central part: mechanical modification of the size of the phase zones ZL1, ZL2, ZV1, ZV2 for example, or modification of the period of the gratings, for example by contraction / expansion, typically thermal, networks, or modification of the effective index of the mode localized (by electro-optical effect on the index of the network layer for example).
  • the resonance wavelength ⁇ and the spectral resonance width ⁇ are insensitive to the incidence angle of the incident wave 0
  • the resonance spectral width of the ⁇ filter is adjustable by modifying the K coupling between the grating, the incident wave and the localized mode, that is to say by modifying, for example, the contrast of index between the two constituent materials. teeth and the trough of the coupling network or the fill factor of the network (that is to say the ratio of the lengths of the teeth and troughs), or the positioning of the network CG compared to extrema of the localized mode.
  • the coupling network CG and the lateral networks comprise an alternation of a high index material and a medium in a gaseous or liquid phase (index typically between 1 and 1 .7), the medium liquid or gaseous being able to circulate in the filter.
  • the circulation of the liquid or gas makes it possible to make the index variable (by modification of the type or composition of the liquid / circulating gas for example).
  • the variation of the index of the liquid / gas then allows a tunability wavelength of resonance of the filter.
  • This type of filter is applicable as a tunable filter, or to probe the optical index of the liquid / gas and thus its composition.
  • the absorption of the liquid / gas at the resonance wavelength is likely to substantially modify the optical response of the component.
  • the filter component according to the invention can be used in this case as an instrument for measuring the absorption of the medium.
  • the invention relates to a photodetector comprising a plurality of elementary detectors and comprising a plurality of filters according to the invention positioned upstream of the elementary detectors, a filter being associated with an elementary detector and having a wavelength. of resonance chosen in a detection band of the elementary detector associated.
  • the photodetector according to the invention is applicable in spectroscopy or hyperspectral imaging systems.

Abstract

The invention relates to a wavelength-selective resonant-cavity transmission filter (10) comprising: a planar central portion (PC) extending in a horizontal plane XY, comprising: a coupling grating (CG) having a first periodic variation in dielectric permittivity; first and second lateral phase zones (ZL1, ZL2) devoid of periodic permittivity, and placed on either side of the coupling grating (CG) and adjacent to the latter; first and second vertical phase zones (ZV1, ZV2) devoid of periodic permittivity and placed on either side of the coupling grating (CG); first and second lateral high-reflectivity structures (HRL1, HRL2) placed on either side of the central portion (PC), adjacent to the first and second lateral phase zones, respectively, in order to laterally confine the localized mode (Ol); and first and second vertical high-reflectivity structures (HRV1, HRV2) placed on either side of the central portion (PC), for vertically confining the localized mode (Ol) and for reflecting an incident wave (Oinc) having wavelengths belonging to a spectral reflection band (Δλ) comprising the resonant wavelength, said filter forming a resonant cavity for the localized mode (Ol).

Description

Filtre en transmission sélectif en longue d'onde  Long wave selective transmission filter
à cavité résonnante  with resonant cavity
DOMAINE DE L'INVENTION FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne le domaine des réseaux sélectifs en longueur d'onde, et plus particulièrement des réseaux en transmission utilisant un effet de résonnance à la longueur d'onde sélectivement transmise. The present invention relates to the field of selective wavelength gratings, and more particularly to transmission networks using a resonance effect at the wavelength selectively transmitted.
La présente invention trouve à s'appliquer pour des longueurs d'onde du domaine optique visible, infrarouge et hyperfréquence, typiquement comprises entre 400 nm et 500 μηι.  The present invention is applicable to wavelengths of the visible optical range, infrared and microwave frequency, typically between 400 nm and 500 μηι.
ETAT DE LA TECHNIQUE Les filtres optiques sélectifs en longueur d'onde classiquement utilisés dans l'industrie se classent selon trois grandes familles : STATE OF THE ART The wavelength selective optical filters conventionally used in industry are classified according to three main families:
Filtres optiques en verre coloré. Ces filtres se caractérisent par leur très bonne réjection optique (absorption des longueurs d'onde non désirées de l'ordre de 10"4 à 10"8). Ces filtres ne sont en revanche pas étroits spectralement. Optical filters in colored glass. These filters are characterized by their very good optical rejection (absorption of unwanted wavelengths of the order of 10 "4 to 10 " 8 ). These filters, on the other hand, are not narrow spectrally.
Filtres optiques interférentiels. Ces filtres sont constitués d'un empilement de nombreuses couches minces. Ils peuvent être étroits spectralement, et leurs performances de filtrage peuvent être optimisées en fonction du besoin. Pour une fonction de filtrage complexe, un très grand nombre de couches est nécessaire, typiquement de 100 à 1500 couches minces.  Interferential optical filters. These filters consist of a stack of many thin layers. They can be narrow spectrally, and their filter performance can be optimized as needed. For a complex filtering function, a very large number of layers are needed, typically from 100 to 1500 thin layers.
Filtres optiques « dispersifs » : filtres à réseau ou bien de type prisme. Ce type de filtrage doit être intégré dans un système optique complexe pour fonctionner. En dehors de ces trois grandes familles industrielles, de nombreux travaux de recherche se sont concentrés ces dernières années sur les filtres à réseaux résonants dénommés GMRF pour « Guided Mode Résonant Filter » en terminologie anglo-saxonne, tels que décrits dans le document US 5598300. Ces composants peuvent fonctionner en réflexion ou en transmission, et se composent d'un réseau central faisant fonction de guide résonant, compris dans une structure diélectrique multicouches, chaque couche ayant une épaisseur de λ/2 ou λ/4. En transmission, un fonctionnent optimal est obtenu lorsque le réseau est situé dans un plan de symétrie de la structure. Ces filtres réalisent un filtrage spectral ultra fin typiquement de λ/ Δλ égal à quelques centaines à quelques milliers pour un filtre en transmission. Un inconvénient de ces filtres est une faible tolérance angulaire, ce qui signifie une dépendance de la longueur d'onde filtrée en fonction de l'angle d'incidence. "Dispersive" optical filters: network or prism filters. This type of filtering must be integrated into a complex optical system to function. Apart from these three large industrial families, a great deal of research work has been concentrated in recent years on resonant network filters called GMRF for "Guided Mode Resonant Filter" in English terminology, as described in US 5598300. These components can operate in reflection or transmission, and consist of a central network acting as a resonant guide, included in a multilayer dielectric structure, each layer having a thickness of λ / 2 or λ / 4. In transmission, an optimal function is obtained when the network is located in a plane of symmetry of the structure. These filters perform an ultra thin spectral filtering typically of λ / Δλ equal to a few hundred to a few thousand for a filter in transmission. A disadvantage of these filters is a low angular tolerance, which means a dependence of the filtered wavelength as a function of the angle of incidence.
Plus récemment, un filtre à cavité résonante, dénommé CRIGF pour « Cavity-Resonator-Integrated Guided-mode-resonance Filter » selon la terminologie anglo-saxonne fonctionnant en réflexion a été décrit dans la demande de brevet JP2012098513, la publication de K. Kintaka, T. Majima, J. Inoue, K. Hatanaka, J. Nishii, and S. Ura, "Cavity-resonator-integrated guided-mode résonance filter for aperture miniaturization," Opt. Express 20, 1444-1449 (2012), et est schématisé figure 1 . More recently, a resonant cavity filter, called CRIGF for "Cavity-Resonator-Integrated Guided-mode-resonance Filter" according to the Anglo-Saxon terminology operating in reflection has been described in patent application JP2012098513, the publication of K. Kintaka , T. Majima, J. Inoue, K. Hatanaka, J. Nishii, and S. Ura, "Cavity-resonator-integrated guided-mode resonance filter for aperture miniaturization," Opt. Express 20, 1444-1449 (2012), and is shown schematically in FIG.
Ce filtre comprend un guide d'onde 2, déposé sur un substrat 8, un réseau central de couplage 1 disposé sur le guide et deux réseaux latéraux DBR, réalisant une fonction de réflexion de type Bragg distribué (DBR en terminologie anglo-saxonne pour Distributed Bragg Reflector). Deux zones de phase 3 sont disposées entre le réseau central et les réseaux latéraux. Une onde incidente 4 sur le filtre se divise en une partie réfléchie 5 et une partie transmise 6. Le réseau de couplage permet de coupler l'onde incidente 4 à un mode guidé 7 qui se propage dans le guide 2 et se réfléchit sur les miroirs DBR. Les zones de phase sont dimensionnées de façon à mettre en phase les modes guidés propagatif et contrapropagatif afin d'obtenir un seul pic de résonance spectrale en réflexion. Pour de telles zones de phase deux situations se présentent selon la longueur d'onde de l'onde incidente. Hors résonance, l'onde ne se couple pas aux modes guidés propagatif et contrapropagatif et est essentiellement transmise. A la résonance, l'onde se couple aux modes guidés qui sont alors réémis en réflexion. This filter comprises a waveguide 2, deposited on a substrate 8, a central coupling network 1 disposed on the guide and two DBR side networks, performing a distributed Bragg-type reflection function (DBR in English for Distributed Terminology). Bragg Reflector). Two phase 3 zones are arranged between the central network and the lateral networks. An incident wave 4 on the filter divides into a reflected part 5 and a transmitted part 6. The coupling network makes it possible to couple the incident wave 4 to a guided mode 7 which propagates in the guide 2 and is reflected on the mirrors DBR. The phase regions are sized to phase the propagative and contrapropagative guided modes to obtain a single peak of spectral resonance in reflection. For such phase zones two situations occur according to the wavelength of the incident wave. Off resonance, the wave does not couple to the guided modes propagative and contrapropagative and is essentially transmitted. At resonance, the wave couples to the guided modes which are then re-transmitted in reflection.
Le réseau central est disposé à l'extérieur du guide afin d'assurer un recouvrement non-nul mais faible et perturbatif entre les modes guidés propagatif et contrapropagatif et le réseau central, ce qui assure un pic de résonance en réflectivité étroit. The central network is disposed outside the guide to ensure a non-zero but low and disturbing overlap between the propagative and contrapropagative guided modes and the central network, which ensures a resonance peak in narrow reflectivity.
Ces filtres réflectifs sélectifs en longueur d'onde peuvent être utilisés comme miroirs dans un dispositif laser de type VCSEL pour Vertical Cavity Surface Emitting Laser en terminologie anglo-saxonne ou bien dans un dispositif de diode laser en cavité étendue (ou ECDL Extended Cavity Diode Laser en terminologie anglaise).  These wavelength-selective reflective filters can be used as mirrors in a VCSEL laser device for Vertical Cavity Surface Emitting Laser in English terminology or in an Extended Cavity Laser Diode (ECDL) in English terminology).
Ces filtres fonctionnent en réflexion en incidence normale et ne peuvent donc pas être intégrés directement dans le système de détection de systèmes optiques. Leur emploi nécessite de séparer le faisceau incident du faisceau retour par un dispositif optique, typiquement un cube séparateur de faisceau. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités, et plus particulièrement de réaliser un filtre sélectif en longueur d'onde à cavité résonantefonctionnant en transmission. DESCRIPTION DE L'INVENTION  These filters operate in reflection at normal incidence and therefore can not be integrated directly into the optical system detection system. Their use requires the incident beam to be separated from the return beam by an optical device, typically a beam splitter cube. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, and more particularly to provide a selective wavelength resonant cavity filter operating in transmission. DESCRIPTION OF THE INVENTION
La présente invention a pour objet un filtre en transmission à cavité résonante sélectif en longueur d'onde comprenant : The present invention relates to a wavelength selective resonant cavity transmission filter comprising:
-une partie centrale planaire selon un plan XY horizontal comprenant :  a planar central portion according to a horizontal XY plane comprising:
-un réseau de couplage présentant une première variation périodique de permittivité diélectrique,  a coupling network having a first periodic variation of dielectric permittivity,
-une première et une deuxième zones latérales de phase dépourvues de permittivité périodique, et disposées de part et d'autre du réseau de couplage et adjacentes à celui-ci,  a first and a second phase lateral zone devoid of periodic permittivity, and disposed on both sides of the coupling network and adjacent thereto,
-une première et une deuxième zones verticales de phase dépourvues de permittivité périodique, et disposées de part et d'autre du réseau de couplage et adjacentes à celui-ci, selon un axe Z perpendiculaire au plan XY, - le réseau de couplage et les zones de phases étant configurés pour assurer un couplage d'une onde incidente de longueur d'onde de résonance se propageant dans le filtre avec un mode localisé de même longueur d'onde, a first and a second vertical phase zone devoid of periodic permittivity, and disposed on both sides of the coupling network and adjacent thereto, along an axis Z perpendicular to the XY plane, the coupling network and the phase zones being configured to provide coupling of an incident wave of resonant wavelength propagating in the filter with a localized mode of the same wavelength,
-une première et une deuxième structures à haute réflectivité latérales disposées de part et d'autre de la partie centrale, adjacentes respectivement aux première et deuxième zones de phase latérales, pour confiner latéralement le mode localisé,  first and second structures with high lateral reflectivity disposed on either side of the central portion, respectively adjacent to the first and second lateral phase zones, for laterally confining the localized mode,
-une première et une deuxième structures à haute réflectivité verticales disposées de part et d'autre de la partie centrale, adjacentes respectivement aux première et deuxième zones de phase verticales, pour confiner verticalement le mode localisé et pour réfléchir une onde incidente présentant des longueurs d'onde appartenant à une bande spectrale de réflexion comprenant la longueur d'onde de résonnance,  first and second vertical high reflectivity structures disposed on either side of the central portion, respectively adjacent to the first and second vertical phase zones, for vertically confining the localized mode and for reflecting an incident wave having lengths of wave belonging to a reflection spectral band comprising the resonance wavelength,
ledit filtre formant une cavité résonnante pour le mode localisé, apte à rayonner une onde de longueur d'onde de résonance qui interfère avec les ondes incidente et réfléchie de manière constructive dans un sens propagatif et de manière destructive dans un sens contrapropagatif, de sorte que l'onde transmise à la longueur d'onde de résonance est maximisée.  said resonant cavity-shaped filter for the localized mode, capable of radiating a resonance wavelength wave that interferes with the incident waves and constructively reflected in a propagative direction and destructively in a contrapropagative direction, so that the wave transmitted at the resonant wavelength is maximized.
Avantageusement, le mode localisé correspond à une onde stationnaire présentant des extrema et des zéros de champ électrique, deux extrema successifs présentant un signe opposé, et dans lequel le réseau de couplage est agencé de sorte que les maxima de permittivité diélectrique coïncident avec des extrema de même signe de champ électrique. Advantageously, the localized mode corresponds to a stationary wave presenting extrema and zeros of electric field, two successive extrema presenting an opposite sign, and in which the coupling network is arranged so that the dielectric permittivity maxima coincide with extrema of same sign of electric field.
Avantageusement, une épaisseur optique de la partie centrale selon la direction verticale correspond à un multiple entier impair du quart de la longueur d'onde de résonance.  Advantageously, an optical thickness of the central portion in the vertical direction corresponds to an odd integer multiple of a quarter of the resonant wavelength.
Selon un mode de réalisation, le filtre selon l'invention comprend une troisième et une quatrième zones latérales de phase et une troisième et une quatrième structures à haute réflectivité latérales, et un réseau de couplage présentant une variation périodique de permittivité diélectrique bidimensionnelle, le filtre formant une cavité résonante tridimensionnelle. Avantageusement, le filtre selon l'invention présente un plan de symétrie. Avantageusement, au moins une structure à haute réflectivité verticale comprend un empilement de couches diélectriques d'épaisseur optique sensiblement égale à un quart de la longueur d'onde de résonance. Selon un mode de réalisation au moins une structure à haute réflectivité verticale comprend une structure périodique présentant une période inférieure à la longueur d'onde de résonance. According to one embodiment, the filter according to the invention comprises a third and a fourth lateral phase zones and a third and a fourth lateral high reflectivity structures, and a coupling network having a periodic variation of two-dimensional dielectric permittivity, the filter forming a three-dimensional resonant cavity. Advantageously, the filter according to the invention has a plane of symmetry. Advantageously, at least one vertical high reflectivity structure comprises a stack of dielectric layers of optical thickness substantially equal to a quarter of the resonant wavelength. According to one embodiment at least one vertical high reflectivity structure comprises a periodic structure having a period less than the resonance wavelength.
En variante, au moins une structure à haute réflectivité latérale comprend un réseau latéral présentant une deuxième variation périodique de permittivité diélectrique sensiblement égale à la moitié de la première variation périodique de permittivité diélectrique.  Alternatively, at least one high lateral reflectivity structure comprises a lateral network having a second periodic variation of dielectric permittivity substantially equal to half of the first periodic variation of dielectric permittivity.
Selon un mode de réalisation, au moins une structure à haute réflectivité latérale comprend une face polie comprenant un traitement haute réflectivité. Selon un mode de réalisation, le réseau de couplage comprend une alternance d'un matériau fort indice et d'un milieu en phase gazeuse ou liquide, le milieu étant apte à circuler dans le filtre.  According to one embodiment, at least one structure with high lateral reflectivity comprises a polished face comprising a high reflectivity treatment. According to one embodiment, the coupling network comprises an alternation of a high index material and a medium in gaseous or liquid phase, the medium being able to circulate in the filter.
Selon un mode de réalisation, le filtre selon l'invention comprend une pluralité de parties centrales et de structures hautes réflectivité latérales associées, agencées sur un même substrat, chaque partie centrale présentant une longueur d'onde de résonance choisie.  According to one embodiment, the filter according to the invention comprises a plurality of central portions and associated high lateral reflectivity structures, arranged on the same substrate, each central portion having a selected resonance wavelength.
En variante, le réseau de couplage présente une variation continue de la périodicité de la permittivité diélectrique selon une dimension X ou Y. Selon un autre aspect, l'invention porte sur un photo détecteur comprenant une pluralité de détecteurs élémentaires et comprenant une pluralité de filtres selon l'invention positionnés en amont des détecteurs élémentaires, un filtre étant associé à un détecteur élémentaire et présentant une longueur d'onde de résonance choisie dans une bande de détection du détecteur élémentaire associé. In a variant, the coupling network has a continuous variation of the periodicity of the dielectric permittivity according to an X or Y dimension. According to another aspect, the invention relates to a photo detector comprising a plurality of elementary detectors and comprising a plurality of filters. according to the invention positioned upstream of the elementary detectors, a filter being associated with an elementary detector and having a resonance wavelength chosen in a detection band of the associated elementary detector.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : Other features, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with reference to the appended drawings given by way of non-limiting examples and in which:
-La figure 1 schématise un filtre à cavité résonante en réflexion selon l'art antérieur. FIG. 1 schematizes a resonant cavity filter in reflection according to the prior art.
-La figure 2 schématise un filtre selon l'invention. -La figure 3 illustre la position des extrema de champ électrique du mode localisé dans la cavité résonnante pour un filtre optimisé. FIG. 2 schematizes a filter according to the invention. FIG. 3 illustrates the position of the electric field extrema of the localized mode in the resonant cavity for an optimized filter.
-La figure 4 illustre la position des extrema de champ électrique du mode localisé dans la cavité résonnante pour un filtre ne fonctionnant pas. FIG. 4 illustrates the position of the electric field extrema of the localized mode in the resonant cavity for a non-functioning filter.
-La figure 5 illustre une première variante d'un filtre selon l'invention avec une variation unidimensionnelle de la permittivité diélectrique du réseau de couplage. FIG. 5 illustrates a first variant of a filter according to the invention with a one-dimensional variation of the dielectric permittivity of the coupling network.
-La figure 6 illustre une deuxième variante d'un filtre selon l'invention avec une variation bidimensionnelle de la permittivité diélectrique du réseau de couplage.  FIG. 6 illustrates a second variant of a filter according to the invention with a two-dimensional variation of the dielectric permittivity of the coupling network.
-La figure 7 illustre une variante dans laquelle les plots du réseau de couplage ont une forme rectangulaire.  FIG. 7 illustrates a variant in which the pads of the coupling network have a rectangular shape.
-La figure 8 illustre un mode de réalisation dans lequel les structures HR verticales comprennent un empilement de couches diélectriques.  FIG. 8 illustrates an embodiment in which the vertical HR structures comprise a stack of dielectric layers.
-La figure 9 illustre une autre variante selon laquelle les structures HR verticales comprennent une structure périodique sub longueur d'onde. FIG. 9 illustrates another variant according to which the vertical HR structures comprise a subwavelength periodic structure.
-La figure 10 schématise une variante du filtre selon l'invention présentant un plan de symétrie. FIG. 10 schematizes a variant of the filter according to the invention having a plane of symmetry.
-La figure 1 1 illustre un exemple de filtre selon l'invention présentant des structures latérales comprenant des réseaux latéraux.  FIG. 11 illustrates an exemplary filter according to the invention having lateral structures comprising lateral networks.
-La figure 12 illustre la répartition de l'enveloppe du champ électrique du mode localisé.  FIG. 12 illustrates the distribution of the envelope of the electric field of the localized mode.
-La figure 13 illustre les performances spectrales d'un filtre selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION  FIG. 13 illustrates the spectral performances of a filter according to the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Un filtre 10 selon l'invention est schématisé figure 2. Ce filtre présente une transmission maximum à une longueur d'onde de résonance λθ et une haute reflectivé pour une bande spectrale Δλ autour λθ. Le filtre selon l'invention fonctionne pour des longueurs d'ondes comprises dans la bande optique visible, infra rouge et hyperfréquence, typiquement pour des longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 500 μηι. A filter 10 according to the invention is shown schematically in FIG. 2. This filter has a maximum transmission at a resonant wavelength λθ and a reflectivated high for a spectral band Δλ around λθ. The filter according to the invention operates for wavelengths included in the visible, infrared and microwave optical band, typically for wavelengths between 400 nm and 500 μηι.
Pour décrire le fonctionnement du filtre 10 on considère une onde incidente sur le filtre Oinc, qui se propage dans le filtre 1 0. Le filtre génère à partir de l'onde Oinc, par superposition interférentielle, une onde réfléchie Or et une onde transmise Ot qui se propagent dans le filtre puis en sortent. To describe the operation of the filter 10, consider an incident wave on the Oinc filter, which propagates in the filter 1 0. The filter generates from the Oinc wave, by interferential superposition, a reflected wave Gold and a transmitted wave Ot which propagate in the filter then leave.
Le filtre 10 comprend une partie centrale de géométrie planaire PC selon un plan XY. La figure 2 est un plan en coupe selon par exemple un plan YZ. La partie centrale PC comprend un réseau de couplage CG présentant une première variation périodique de permittivité diélectrique Δε(χ). La partie centrale PC comprend également une première zone latérale de phase ZL1 et une deuxième zone latérale de phase ZL2. Ces zones sont dépourvues de permittivité périodique, disposées de part et d'autre du réseau de couplage CG et adjacentes à celui-ci. La partie centrale comprend en outre une première zone verticale de phase ZV1 et une deuxième zone verticale de phase ZV2, également dépourvues de permittivité périodique, disposées de part et d'autre du réseau de couplage CG et adjacentes à celui-ci, selon un axe Z perpendiculaire au plan XY. The filter 10 comprises a central portion of planar geometry PC along an XY plane. Figure 2 is a sectional plane according to for example a YZ plane. The central portion PC comprises a coupling network CG having a first periodic variation of dielectric permittivity Δε (χ). The central part PC also comprises a first phase lateral zone ZL1 and a second phase lateral zone ZL2. These zones are devoid of periodic permittivity, arranged on both sides of the coupling network CG and adjacent to it. The central portion further comprises a first vertical phase zone ZV1 and a second vertical phase zone ZV2, also devoid of periodic permittivity, disposed on both sides of the coupling network CG and adjacent to it, along an axis Z perpendicular to the XY plane.
Le réseau de couplage CG et les zones de phases ZL1 , ZL2, ZV1 , ZV2 sont configurés pour assurer un couplage d'une onde incidente Oinc de longueur d'onde de résonance λθ se propageant dans le filtre avec un mode localisé Oi de même longueur d'onde λθ. La manière d'obtenir un couplage optimum est détaillée plus loin. The coupling network CG and the phase zones ZL1, ZL2, ZV1, ZV2 are configured to provide a coupling of an incident wave Oinc of resonance wavelength λθ propagating in the filter with a localized mode Oi of the same length wavelength λθ. The way to obtain optimum coupling is detailed below.
Le filtre 1 0 comprend également une première structure à haute réflectivité latérale HRL1 de nature interférentielle adjacente à la première zone de phase latérale ZL1 , et une deuxième structure à haute réflectivité latérale HRL2 de nature interférentielle adjacente à la deuxième zone de phase latérale ZL2. Les structures HRL1 et HRL2 sont disposées de part et d'autre de la partie centrale PC, et ont pour fonction de confiner latéralement le mode localisé Oi (rôle de miroir latéral). The filter 1 0 also comprises a first high-side reflectivity structure HRL1 of interferential nature adjacent to the first lateral phase zone ZL1, and a second high-side reflectivity structure HRL2 of interferential nature adjacent to the second lateral phase zone ZL2. The structures HRL1 and HRL2 are arranged on either side of the central portion PC, and their function is to laterally confine the localized mode Oi (role of lateral mirror).
Le filtre 1 0 comprend également une première structure à haute réflectivité verticale HRV1 adjacente à la première zone de phase verticale ZV1 , et une deuxième structure à haute réflectivité verticale HRV2 adjacente à la deuxième zone de phase verticale ZV2. Les structures HRV1 et HRV2 sont disposées de part et d'autre de la partie centrale PC dans un plan vertical, et ont pour fonction de confiner verticalement le mode localisé 0|.  The filter 1 0 also comprises a first vertical high reflectivity structure HRV1 adjacent to the first vertical phase zone ZV1, and a second vertical high reflectivity structure HRV2 adjacent to the second vertical phase zone ZV2. The structures HRV1 and HRV2 are arranged on either side of the central portion PC in a vertical plane, and have the function of vertically confining the localized mode 0 |.
Ainsi le réseau central CG et les zones de phase ZL1 , ZL2, ZV1 , ZV2 permettent de coupler, c'est-à-dire d'exciter un mode localisé Oi dans la partie centrale PC à partir de l'onde incidente Oinc. Ce mode localisé est confiné latéralement et verticalement par les structures à haute réflectivité HRL1 , HRL2, HRV1 , HRV2. On est en présence d'une « double cavité », une cavité horizontale définie par les structures HRL1 et HRL2, et une cavité verticale définie par les structures HRV1 et HRV2. Thus, the central network CG and the phase zones ZL1, ZL2, ZV1, ZV2 make it possible to couple, that is to say, to excite a localized mode Oi in the central part PC from the incident wave Oinc. This localized mode is confined laterally and vertically by high reflectivity structures HRL1, HRL2, HRV1, HRV2. It is in the presence of a "double cavity", a horizontal cavity defined by the structures HRL1 and HRL2, and a vertical cavity defined by structures HRV1 and HRV2.
Trois conditions sont nécessaires pour obtenir un couplage résonnant. Three conditions are necessary to obtain a resonant coupling.
Une première condition est que les structures à haute réflectivité verticales HRV1 et HRV2 soient configurées pour réfléchir une onde incidente Oinc sur une bande spectrale de réflexion Δλ comprenant la longueur d'onde de résonnance λθ. A first condition is that the high vertical reflectivity structures HRV1 and HRV2 are configured to reflect an incident wave Oinc on a spectral reflection band Δλ comprising the resonance wavelength λθ.
Ainsi hors résonance, c'est à dire pour une onde incidente Oinc(A) de longueur d'onde λ comprise dans la bande Δλ mais différente de λθ, le filtre est équivalent à une structure interférentielle haute réflectivité classique. Préférentiellement la longueur d'onde de résonnance λθ est située au centre de la bande Δλ, le mode localisé verticalement par la cavité verticale étant alors parfaitement antirésonnant par rapport la cavité horizontale.  Thus off resonance, that is to say for an incident wave Oinc (A) of wavelength λ included in the band Δλ but different from λθ, the filter is equivalent to a conventional high reflectivity interferential structure. Preferably the resonance wavelength λθ is located in the center of the band Δλ, the mode located vertically by the vertical cavity then being perfectly antiresonant with respect to the horizontal cavity.
Selon une deuxième condition, à la résonance, c'est à dire pour une onde incidente Oinc(AO) de longueur d'onde λθ, le mode localisé Oi est excité dans la partite centrale PC et confiné latéralement et verticalement par les structures haute réflectivité. Le mode localisé prend la forme d'une onde stationnaire dans toutes les directions de l'espace localisée dans la partie centrale. According to a second condition, at the resonance, ie for an incident wave Oinc (AO) of wavelength λθ, the localized mode Oi is excited in the central partite PC and confined laterally and vertically by the high reflectivity structures . The localized mode takes the form of a standing wave in all directions of the space located in the central part.
La longueur d'onde de résonance λθ est fonction du pas Λ du réseau de couplage CG. En effet de manière classique, les vecteurs associés au réseau de couplage, à l'onde incidente Oinc et au mode localisé Oi vérifient la loi des réseaux qui se traduit par une formule approchée selon laquelle : 2π/Λ « 2π neff /A0 The resonance wavelength λθ is a function of the pitch Λ of the coupling network CG. In fact conventionally, the vectors associated with the coupling network, the incident wave Oinc and the localized mode Oi verify the law of the networks which results in an approximate formula according to which: 2π / Λ "2π n eff / A0
neff étant l'indice effectif associé au mode localisé qui se calcule à partir des indices de couches, de leurs épaisseurs et de la forme du réseau et correspond à un indice équivalent. where n eff is the effective index associated with the localized mode which is calculated from the layer indices, their thicknesses and the shape of the network and corresponds to an equivalent index.
Préférentiellement, le réseau central CG constitue un réseau du second ordre pour le mode localisé Oi de longueur d'onde λθ. Il permet ainsi d'assurer un couplage résonant entre l'onde incidente Oinc et le mode localisé 0|. Selon une troisième condition, la cavité horizontale est résonnante selon l'axe du guide d'onde, ce qui se traduit par la condition : Preferentially, the central network CG constitutes a second-order network for the localized mode Oi of wavelength λθ. It thus makes it possible to ensure a resonant coupling between the incident wave Oinc and the localized mode O | According to a third condition, the horizontal cavity is resonant along the axis of the waveguide, which results in the condition:
Leff x 2TT/ neff = n. π n entier naturel Leff x 2TT / n eff = n. π n natural integer
La longueur efficace Leff correspond à la longeur géométrique de la cavité horizontale incluant les zones de phase latérales à laquelle s'ajoute la profondeur de pénétration de l'onde localisée dans les structures réflectives HRL1 et HRL2.  The effective length Leff corresponds to the geometric length of the horizontal cavity including the lateral phase zones to which is added the penetration depth of the localized wave in the reflective structures HRL1 and HRL2.
L'ensemble de ces trois conditions permet d'obtenir le couplage résonnant nécessaire à l'invention, comprenant une cavité verticlale antirésonnante par rapport à une cavité horizontale résonnante. All of these three conditions makes it possible to obtain the resonant coupling necessary for the invention, comprising a verticlal cavity antiresonant with respect to a resonant horizontal cavity.
Les zones de phase ZL1 , ZL2, ZV1 et ZV2 sont ajustées pour que le coefficient de couplage K entre l'onde incidente et le mode localisé soit non nul et maximisé. The phase regions ZL1, ZL2, ZV1 and ZV2 are adjusted so that the coupling coefficient K between the incident wave and the localized mode is non-zero and maximized.
K est défini comme : K is defined as:
K
Figure imgf000011_0001
EmociedV (1 )
K
Figure imgf000011_0001
E moc i e dV (1)
Où Eincident est le champ incident de l'onde incidente Oinc, Em0de est le champ du mode localisé Oi et Δ e la variation de permittivité diélectrique. A noter que ce coefficient K est ici intrinsèquement de faible valeur compte tenu de l'atténuation exponentielle de l'onde incidente réalisée par la structure verticale HRV1 HRV2. Where Eincident is the incident field of the incident wave Oinc, E m0 d e is the field of localized mode and Oi e Δ varying dielectric permittivity. It should be noted that this coefficient K is intrinsically of low value given the exponential attenuation of the incident wave produced by the vertical structure HRV1 HRV2.
Nous allons à présent décrire la manière dont les structures haute réflectivité et les zones de phase formant la cavité d'une part, et le réseau de couplage d'autre part, sont agencés pour assurer un couplage optimal de l'onde incidente Oinc de longueur d'onde λθ avec le mode localisé Oi dans la partie centrale PC. Tout d'abord il convient que le chemin optique vertical, soit l'épaisseur optique de la partie centrale PC (comprenant la partie centrale et les zones de phases verticales ZV1 , ZV2) corresponde à un multiple entier impair du quart de longueur d'onde de résonance (A0/4) afin d'assurer que cet empilement vertical se comporte comme un réflecteur à haute réflectivité pour toutes les longueurs d'onde hors résonance de la bande de réflectivité Δλ. Ainsi, si l'on fait abstraction du réseau de couplage CG et du mode localisé dans la partie centrale, l'empilement global se comporte comme un miroir HR sur toute la bande Δλ. We will now describe how the high reflectivity structures and the phase regions forming the cavity on the one hand, and the coupling network on the other hand, are arranged to ensure optimal coupling of the incident wave Oinc of length wavelength λθ with the localized mode Oi in the central part PC. First of all it is appropriate that the vertical optical path, ie the optical thickness of the central part PC (comprising the central part and the vertical phase zones ZV1, ZV2) corresponds to an odd integer multiple of the quarter of a wavelength. resonance (A0 / 4) to ensure that this vertical stack behaves as a reflector with high reflectivity for all off resonance wavelengths of the reflectivity band Δλ. Thus, if we disregard the coupling network CG and the localized mode in the central part, the global stack behaves as a mirror HR over the entire band Δλ.
Cette condition a également pour conséquence que le recouvrement entre l'onde incidente Oinc et la variation de permittivité diélectrique Ae est faible, la structure verticale HR assurant une atténuation exponentielle de l'onde incidente lors de sa pénétration dans la structure, ce qui assure au filtre une finesse spectrale du pic de résonnance.  This condition also has the consequence that the overlap between the incident wave Oinc and the dielectric permittivity variation Ae is small, the vertical structure HR ensuring an exponential attenuation of the incident wave during its penetration into the structure, which ensures the filters a spectral fineness of the resonance peak.
Si le chemin optique vertical est choisi de façon à ce qu'il correspond à un nombre pair de fois λΟ/4 , le filtre ne fonctionne plus, il perd son caractère monomode et sa finesse. En effet toute une gamme de longueurs d'onde au voisinage de λθ est transmise à travers l'empilement complet par effet Fabry Pérot. L'existence de ces modes perturbe le fonctionnement du filtre, en particulier cela peut le rendre fortement multimode.  If the vertical optical path is chosen so that it corresponds to an even number of times λΟ / 4, the filter no longer works, it loses its monomode character and fineness. Indeed a whole range of wavelengths in the vicinity of λθ is transmitted through the complete stack by Fabry Pérot effect. The existence of these modes disrupts the operation of the filter, in particular it can make it highly multimode.
Concernant l'optimisation latérale, la figure 3 illustre deux cas d'agencement optimal, un premier cas illustré figure 3a et un deuxième cas illustré figure 3b. With regard to lateral optimization, FIG. 3 illustrates two cases of optimal arrangement, a first case illustrated in FIG. 3a and a second case illustrated in FIG. 3b.
Le mode localisé correspond à une onde stationnaire dans toutes les directions présentant des extrema Mv (ou ventres) et des zéros (ou nœuds) de champ électrique E fixes, c'est à dire non mobiles dans l'espace.  The localized mode corresponds to a stationary wave in all the directions presenting extrema Mv (or bellies) and zeros (or nodes) of electric field E fixed, ie not mobile in the space.
A un instant t arbitraire donné, deux extrema (ou ventres) successifs présentent un signe opposé, et nous désignerons par Mv" les ventres correspondants aux périodes négatives et par Mv+ les ventres correspondants aux périodes positives. At a given arbitrary instant t, two successive extrema (or bellies) have an opposite sign, and we denote by Mv " the bellies corresponding to the negative periods and by Mv + the bellies corresponding to the positive periods.
Si l'on fait abstraction du réseau CG, la position latérale des extrema et des zéro de l'onde stationnaire dans la cavité est déterminée par l'épaisseur optique latérale DL de la cavité résonante entre les structures HR latérales Le réseau CG présente une variation périodique de la permittivité diélectrique e. Dans la partie centrale PC, il existe donc des zones 30 pour lesquelles la permittivité diélectrique e est maximale, correspondant à des maxima d'indice.  If the GC network is ignored, the lateral position of the extrema and zero of the standing wave in the cavity is determined by the lateral optical thickness DL of the resonant cavity between the lateral HR structures. periodic dielectric permittivity e. In the central part PC, there are therefore areas 30 for which the dielectric permittivity e is maximum, corresponding to index maxima.
Pour obtenir un couplage maximal, il convient d'agencer le réseau de couplage CG de sorte que les maxima 30 de permittivité diélectrique coïncident avec des extrema de champ électriques de même signe comme illustré figure 3a pour les extrema Mv+ et la figure 3b pour les extrema Mv". Cela permet de maximiser l'intégrale de recouvrement entre l'onde stationnaire Oi (Em0de) et le réseau de couplage CG (Δ e) , ce qui maximise le coefficient de couplage K défini par l'équation (1 ) (au niveau du produitTo obtain maximum coupling, the coupling network CG must be arranged so that the dielectric permittivity maxima 30 coincide with electric field extrema with the same sign as shown in figure 3a for the extrema Mv + and figure 3b for the extrema Mv " .This makes it possible to maximize the overlap integral between the standing wave Oi (E m0 d e ) and the coupling network CG (Δ e), which maximizes the coupling coefficient K defined by equation (1) (at the product level
Δ G. E^ocle)-Δ G. E ^ ocle) -
Au contraire dans le document JP201 209851 3, la valeur du coefficient de couplage K est contrôlée et limitée à une faible valeur en éloignant le réseau de couplage du mode guidé, soit en diminuant dans l'intégrale de la relation 1 le recouvrement entre Em0de et Δ e. On the contrary, in JP201 209851 3, the value of the coupling coefficient K is controlled and limited to a small value by moving the coupling network away from the guided mode, or by decreasing in the integral of the relation 1 the overlap between E m0 d e and Δ e.
La figure 4 illustre le cas pour lequel les zones 30 de maxima d'indice du réseau CG sont positionnées sur les nœuds de champ du mode stationnaire. Dans ce cas l'intégrale de recouvrement entre Emode et Ae est nulle et donc le couplage est nul : le mode localisé n'est jamais excité dans la cavité quelque soit la longueur d'onde de l'onde incidente. La structure se comporte comme si la partie centrale ne supportait aucun mode stationnaire et ne présente pas de pic résonant de transmission. Une onde de longueur d'onde de résonance λθ est rayonnée par la cavité sous forme de pertes. Cette onde rayonnée interfère avec l'onde incidente Oinc, l'onde transmise Ot et l'onde réfléchie Or par les structures à haute réflectivité verticales. Le couplage réalisé par le réseau et les zones de phase est configuré pour que les interférences entre l'onde rayonnée et l'onde incidence soient constructives (onde dans le sens propagatif) et pour que les interférences entre l'onde rayonnée et l'onde réfléchie soient destructives (onde dans un sens contrapropagatif). L'onde transmise Ot issue de ces interférences constructives est ainsi maximisée à la longueur d'onde de résonance λθ, tandis que les autres longueurs d'onde de la bande spectrale Δλ sont réfléchies par les structures à haute réflectivité (HR) verticales HRV1 et HRV2. Ainsi le couplage est à l'origine de l'excitation du mode stationnaire par l'onde incidente et est également responsable des « pertes » qui assurent la réémission cohérente de ce mode stationnaire. Du fait de la combinaison des phénomènes de résonance et d'interférences le filtre selon l'invention présente une grande finesse spectrale, et une grande tolérance angulaire supérieure aux filtres interférentiels et aux filtres à cavité résonante par réflexion. FIG. 4 illustrates the case for which the index maxima zones of the CG network are positioned on the stationary mode field nodes. In this case the overlap integral between Emode and Ae is zero and therefore the coupling is zero: the localized mode is never excited in the cavity whatever the wavelength of the incident wave. The structure behaves as if the central part did not support any stationary mode and does not have a resonant transmission peak. A wave of resonance wavelength λθ is radiated by the cavity in the form of losses. This radiated wave interferes with the incident wave Oinc, the transmitted wave Ot and the wave reflected by the vertical high reflectivity structures. The coupling made by the grating and the phase zones is configured so that the interference between the radiated wave and the incidence wave is constructive (wave in the propagating direction) and for the interference between the radiated wave and the wave. reflected are destructive (wave in a contrapropagative sense). The transmitted wave Ot resulting from these constructive interferences is thus maximized at the resonant wavelength λθ, whereas the other wavelengths of the spectral band Δλ are reflected by the vertical high reflectivity (HR) structures HRV1 and HRV2. Thus the coupling is at the origin of the excitation of the stationary mode by the incident wave and is also responsible for the "losses" which ensure the coherent retransmission of this stationary mode. Due to the combination of resonance and interference phenomena, the filter according to the invention has a high spectral fineness, and a large angular tolerance greater than interference filters and resonant cavity filters by reflection.
En outre, la valeur de la longueur d'onde de résonance et la finesse de celle- ci sont indépendantes de l'angle d'incidence sur le filtre de l'onde à filtrer. La transmission est maximale à l'incidence normale. In addition, the value of the resonant wavelength and the fineness thereof are independent of the angle of incidence on the filter of the wave to be filtered. Transmission is maximum at normal incidence.
Cette grande tolérance angulaire combinée au fonctionnement transmissif rend l'utilisation du filtre compatible avec un faisceau focalisé, et donc avec l'insertion du filtre selon l'invention dans le plan focal d'un système optique d'imagerie ou de détection, ou directement devant un système de détection. Le filtre est également réalisable sur de petites surfaces et présente une géométrie planaire, permettant l'agencement d'une pluralité de filtres à différentes longueurs d'onde de résonance en matrice 2D.  This large angular tolerance combined with the transmissive operation makes the use of the filter compatible with a focused beam, and therefore with the insertion of the filter according to the invention in the focal plane of an optical imaging or detection system, or directly in front of a detection system. The filter is also feasible on small surfaces and has a planar geometry, allowing the arrangement of a plurality of filters at different resonance wavelengths in 2D matrix.
En outre le filtre comprend peu de couches (voir exemples plus loin) comparé aux filtres interférentiels de même finesse spectrale, ce qui permet une fabrication plus simple, et un filtre plus fiable et plus robuste. In addition the filter comprises few layers (see examples below) compared to interference filters of the same spectral fineness, which allows a simpler manufacturing, and a more reliable and more robust filter.
Selon une première variante illustrée figure 5, la variation de permittivité Δε(χ) du réseau de couplage CG est unidimensionnelle, par exemple selon X. La cavité résonante réalise ici un confinement bidimensionnel (selon les directions x et z). According to a first variant illustrated in FIG. 5, the permittivity variation Δε (χ) of the coupling network CG is unidimensional, for example according to X. The resonant cavity here realizes a two-dimensional confinement (along the directions x and z).
Selon une deuxième variante illustrée figure 6, la variation de permittivité diélectrique du réseau de couplage CG est bidimensionnelle A {x,y), le réseau présentant par exemple une structure de plots 40, typiquement carrés ou hexagonaux. Un avantage des structures bidimensionnelles est leur insensibilité à la polarisation de l'onde incidente. En variante, la variation de permittivité peut bien entendu être tridimensionnelle avec A {x,y,z). According to a second variant illustrated in FIG. 6, the dielectric permittivity variation of the coupling network CG is two-dimensional A {x, y), the grating having, for example, a structure of pads 40, typically square or hexagonal. An advantage of two-dimensional structures is their insensitivity to the polarization of the incident wave. Alternatively, the variation of permittivity can of course be three-dimensional with A {x, y, z).
Egalement figure 6 est illustrée une troisième variante dans laquelle le filtre comprend en outre : Also shown in FIG. 6 is a third variant in which the filter furthermore comprises:
-une troisième zone latérale de phase ZL3 et une troisième structure à haute réflectivité latérale HRL3 associée  a third phase lateral zone ZL3 and a third associated high lateral reflectivity structure HRL3
-une quatrième zone latérale de phase ZL4 et une quatrième structure à haute réflectivité latérale HRL4 associée. Le filtre forme ici une cavité réalisant un confinement tridimensionnel. Le réseau de couplage CG présente alors deux directions de périodicités permettant d'exciter le même mode guidé indépendamment de la polarisation de l'onde incidente, selon ces deux directions de périodicité. Les structures à haute réflectivité latérale permettent de confiner horizontalement le mode de cavité selon ces deux directions, le confinement verticale étant assuré par les zones HRV1 et HRV2. a fourth phase lateral zone ZL4 and a fourth structure with associated high lateral reflectivity HRL4. The filter here forms a cavity providing a three-dimensional confinement. The coupling network CG then has two directions of periodicities making it possible to excite the same guided mode independently of the polarization of the incident wave, according to these two directions of periodicity. Structures with high lateral reflectivity make it possible to confine the cavity mode horizontally in these two directions, the vertical confinement being ensured by zones HRV1 and HRV2.
Cette géométrie est particulièrement adaptée pour un agencement d'une pluralité de filtres selon une structure matricielle, partageant les mêmes structures HR verticales et latérales, et un même substrat.  This geometry is particularly suitable for an arrangement of a plurality of filters according to a matrix structure, sharing the same vertical and lateral HR structures, and the same substrate.
Ainsi selon un mode de réalisation, le filtre selon l'invention comprend une pluralité de parties centrales et de structures hautes réflectivité latérales associées, agencées sur un même substrat, chaque partie centrale présentant une longueur d'onde de résonance choisie, en faisant varier pour chaque filtre le pas du réseau de couplage. Les différentes longueurs d'onde de résonance choisies sont bien entendu comprises dans la bande spectrale de réflectivité de la structure HR verticale Δλ. La variation du pas est par exemple discrète.  Thus, according to one embodiment, the filter according to the invention comprises a plurality of central portions and associated high lateral reflectivity structures, arranged on the same substrate, each central portion having a selected resonance wavelength, varying to each filters the pitch of the coupling network. The different resonance wavelengths chosen are of course included in the spectral reflectivity band of the vertical HR structure Δλ. The variation of the pitch is, for example, discrete.
Selon un autre mode de réalisation, le filtre est rendu accordable en longueur d'onde en réalisant un réseau de pas continûment variable, c'est-à-dire que le réseau de couplage présente une variation continue de la périodicité de la permittivité diélectrique selon une dimension, X ou Y, par exemple un réseau en forme d'éventail pour une structure unidimensionnelle. Le changement de longueur d'onde de filtrage/résonance est obtenu par translation du filtre par rapport à l'onde incidente.  According to another embodiment, the filter is made wavelength-tunable by producing a continuously variable pitch grating, that is to say that the coupling network has a continuous variation of the periodicity of the dielectric permittivity according to a dimension, X or Y, for example a fan-shaped array for a one-dimensional structure. The filter / resonance wavelength change is obtained by translation of the filter with respect to the incident wave.
Selon une variante illustrée figure 7 les plots 50 ont une forme rectangulaire. Cette structure permet à la cavité de résonner selon deux longueurs d'ondes de résonance M O, λ20. Les deux directions de périodicité permettent d'exciter chacune un mode selon sa direction, les deux modes étant à des longueurs d'onde différentes. Chaque direction de cavité est alors ajustée indépendamment pour résonner sur une longueur d'onde précise. According to a variant illustrated in FIG 7 the pads 50 have a rectangular shape. This structure allows the cavity to resonate at two resonant wavelengths M O, λ20. The two directions of periodicity allow to excite each a mode in its direction, the two modes being at different wavelengths. Each cavity direction is then adjusted independently to resonate over a specific wavelength.
Selon un mode de réalisation illustré figure 8, au moins une structure HR verticale, les deux (HRV1 et HRV2) sur la figure 8, comprend un empilement de couches diélectriques d'épaisseur optique sensiblement égale à un quart de la longueur d'onde de résonance, soit A0/4. L'empilement est constitué d'une alternance de couches d'indice différent na, nb.... Cette alternance constitue une structure haute réflectivité pour toute onde incidente de longueur d'onde dans la gamme Δλ autour de λθ et incidente selon un angle d'incidence proche de la normale. According to an embodiment illustrated in FIG. 8, at least one vertical HR structure, the two (HRV1 and HRV2) in FIG. 8, comprises a stack dielectric layers of optical thickness substantially equal to one quarter of the resonance wavelength, ie A0 / 4. The stack consists of an alternation of layers of different index n a , n b .... This alternation constitutes a high reflectivity structure for any incident wave of wavelength in the range Δλ around λθ and incident according to an angle of incidence close to normal.
Les zones de phases verticales ZV1 , ZV2 sont par exemple des couches d'une épaisseur optimisée constituées du matériau d'indice voisin de nb . La partie centrale en dehors des zones de phase est constituée d'une structure tri couche Ec. Le réseau de couplage CG formé sur un substrat présentant un indice nCc et est disposé entre deux couches C1 et C2 de même indice The vertical phase zones ZV1, ZV2 are, for example, layers of optimized thickness consisting of the material of index close to nb . The central part outside the phase zones consists of a tri-layer structure Ec. The coupling network CG formed on a substrate having an index n C c and is disposed between two layers C1 and C2 of the same index
Pour que le mode localisé soit confiné dans la partie centrale, cette partie centrale doit réaliser un guide d'onde quand elle est insérée à l'intérieur de l'empilement. Une solution pour cela est que nCc et nPC soient supérieurs à tous les indices présents dans l'empilement. Une autre solution est que nPC ou nGc soit supérieur au plus faible indice présent dans l'empilement et que l'épaisseur de cette couche de fort indice soit supérieure aux autres épaisseurs des couches présentes dans l'empilement. For the localized mode to be confined in the central part, this central part must make a waveguide when it is inserted inside the stack. One solution for this is that n C c and n PC are greater than all the indices present in the stack. Another solution is that n PC or n G c is greater than the lowest index present in the stack and that the thickness of this high index layer is greater than the other layer thicknesses present in the stack.
Selon un mode de réalisation également illustré figure 8, au moins une structure HR latérale (les deux structures HRL1 et HRL2 sur la figure 8), comprend un réseau latéral présentant une deuxième variation périodique de permittivité diélectrique sensiblement égale à la moitié de la première variation périodique de permittivité diélectrique, c'est-à-dire que le pas du réseau latéral est sensiblement égal à Λ/2. En effet préférentiellement, le réseau latéral est un réseau de premier ordre pour le mode localisé à la longueur d'onde λθ. La réalisation des structures HR latérales sous forme de réseaux identiques au pas près au réseau central de couplage présente l'avantage de réaliser la partie centrale et les structures HR latérales en une seule étape de fabrication planaire. According to an embodiment also illustrated in FIG. 8, at least one lateral HR structure (the two structures HRL1 and HRL2 in FIG. 8) comprises a lateral network having a second periodic variation of dielectric permittivity substantially equal to half of the first variation. periodic dielectric permittivity, that is to say that the pitch of the lateral network is substantially equal to Λ / 2. In fact, preferably, the lateral network is a first-order network for the localized mode at the wavelength λθ. The realization of lateral HR structures in the form of identical networks close to the central coupling network has the advantage of making the central portion and the lateral HR structures in a single planar manufacturing step.
Les zones de phase latérales sont des zones d'indice constant, par exemple égal à l'indice nPC ou nCG, l'épaisseur de ces zones selon la direction de la variation de permittivité du réseau central est déterminée pour optimiser le couplage, comme explicité précédemment. Selon un autre mode de réalisation, au moins une structure à haute réflectivité latérale comprend une face polie comprenant un traitement haute réflectivité. The lateral phase zones are zones of constant index, for example equal to the index n PC or n C G, the thickness of these zones in the direction of the variation of permittivity of the central network is determined to optimize the coupling as explained previously. According to another embodiment, at least one structure with high lateral reflectivity comprises a polished face comprising a high reflectivity treatment.
La figure 9 illustre une autre variante du filtre selon l'invention, selon laquelle au moins une structure à haute réflectivité verticale (les deux structures HRV1 , HRV2 sur la figure 9) comprend une structure périodique présentant une période δ inférieure à la longueur d'onde de résonance λθ. Ces composants dénommés réseaux sub-longueur d'onde sont connus, l'onde incidente sur ces structures se décompose en plusieurs modes de Bloch interférant destructivement selon la direction de propagation d'incidence et permettant ainsi de réaliser une structure à haute réflectivité sur une grande gamme spectrale et avec une grande tolérance angulaire. FIG. 9 illustrates another variant of the filter according to the invention, according to which at least one vertical high reflectivity structure (the two structures HRV1, HRV2 in FIG. 9) comprises a periodic structure having a period δ less than the length of resonance wave λθ. These components called sub-wavelength networks are known, the wave incident on these structures is decomposed into several Bloch modes interfering destructively in the direction of incidence propagation and thus allowing a high reflectivity structure to be realized on a large scale. spectral range and with high angular tolerance.
La figure 10 schématise une variante préférée de filtre selon l'invention présentant un plan de symétrie Ps. FIG. 10 schematizes a preferred variant of filter according to the invention having a plane of symmetry Ps.
Un filtre présentant cette symétrie peut être fabriqué à partir de deux parties identiques réalisées chacune sur un substrat qui sont ensuite raccordées, par exemple par contre-collage de substrats. Les deux demi structures peuvent être ainsi fabriquées simultanément sur un même substrat qui est par la suite découpé en deux, les deux demi structures étant par la suite contre-collées face à face. Ceci assure une parfaite symétrie, notamment une parfaite correspondance des multicouches HRV1 et HRV2, des zones de phase, à la fois en épaisseur et en composition ainsi qu'un positionnement du réseau de couplage au centre de l'empilement vertical.  A filter having this symmetry can be made from two identical parts each made on a substrate which are then connected, for example by laminating substrates. The two half-structures can thus be manufactured simultaneously on the same substrate which is subsequently cut in half, the two half-structures being thereafter glued face to face. This ensures perfect symmetry, including a perfect match of the HRV1 and HRV2 multilayers, phase zones, both in thickness and composition and positioning of the coupling network in the center of the vertical stack.
Le tableau I ci-dessous illustre un exemple d'empilement pour un filtre selon l'invention de longueur d'onde de résonance λθ = 81 6 nm à base d'un empilement verre (indice 1 .47) / Nitrure (indice 2.04) tel que schématisé figure 10. Table I below illustrates an example of a stack for a filter according to the invention of resonance wavelength λθ = 81 6 nm based on a glass stack (index 1 .47) / nitride (index 2.04). as shown schematically in Figure 10.
Matériau Epaisseur (nm) Dénomination Fonction Material Thickness (nm) Denomination Function
Verre - Substrat  Glass - Substrate
Nitrure 104 Lame ¼ d'onde Empilement HRV1 Silice 144 Lame ¼ d'onde Nitride 104 ¼-wave blade Stack HRV1 Silica 144 Blade ¼ wave
Nitrure 104 Lame ¼ d'onde  Nitride 104 Blade ¼ wave
Silice 144 Lame ¼ d'onde  Silica 144 Blade ¼ wave
Nitrure 120 ZV1 Partie centrale PC comprenant le réseau de couplage et d'épaisseur Nitride 120 ZV1 Central part PC including coupling network and thickness
Silice 100 Couche réseau optique totale ¾ d'onde pour réaliserSilica 100 Total optical network ¾ wave layer to achieve
Nitrure 120 ZV2 un empilement HR. Nitride 120 ZV2 a HR stack.
Silice 144 Lame ¼ d'onde Empilement HRV2  Silica 144 ¼ Wave Blade Stack HRV2
Nitrure 104 Lame ¼ d'onde  Nitride 104 Blade ¼ wave
Silice 144 Lame ¼ d'onde  Silica 144 Blade ¼ wave
Nitrure 104 Lame ¼ d'onde  Nitride 104 Blade ¼ wave
Verre infini Substrat  Infinite glass Substrate
Tableau I Table I
Les zones de phase verticales ZV1 et ZV2 sont constituées d'une couche de Nitrure d'épaisseur 120 nm. The vertical phase zones ZV1 and ZV2 consist of a 120 nm thick nitride layer.
La couche centrale Ec est une couche de silice, constituée selon au moins une direction X et/ou Y d'une alternance de silice (indice 1 .54) et d'air (indice 1 ) d'épaisseur identique (taux de remplissage de 50%) de manière à former le réseau central et les réseaux latéraux, tel qu'illustré figure 1 1 a (vue en coupe) et figure 1 1 b (vue de dessus dans le plan XY des réseaux). La période du réseau Λ est égale à 485 nm.  The central layer Ec is a layer of silica, constituted in at least one direction X and / or Y of an alternation of silica (index 1 .54) and air (index 1) of identical thickness (filling ratio of 50%) so as to form the central network and the lateral networks, as shown in FIG. 11a (sectional view) and FIG. 11b (plan view in the XY plane of the networks). The period of the network Λ is equal to 485 nm.
On a bien : We have:
2 x 120 nm x 2.04 + 100 nm x 1 .22 = 612 nm = 3 x 1 /4 x 81 6 nm  2 x 120 nm x 2.04 + 100 nm x 1 .22 = 612 nm = 3 x 1/4 x 81 6 nm
Avec 1 .22 indice moyen de la couche réseau Silice/air. With 1.22 average index of the network layer Silica / air.
Les zones de phase ZL1 et ZL2 séparent le réseau central des réseaux latéraux et sont constituées du même matériau qu'un des matériaux constituant les réseaux ici la silice. Leur épaisseur est égale à 0.13.Λ (Λ période du réseau CG) soit 63.05 nm. L'épaisseur optique de ces zones, optimisée pour obtenir un calage des maxima de champ de même signe sur les zones de forte permittivité du réseau CG comme explicité plus haut, est fonction de l'épaisseur optique de la couche réseau et des zones de phase verticales. La figure 12 illustre l'enveloppe du champ électrique 90 de l'onde couplée dans l'empilement vertical selon Z du filtre, correspondant au mode localisé Oi de longueur d'onde λθ = 81 6 nm. La courbe 91 illustre la répartition d'indice de l'empilement vertical du filtre selon Z. Le champ est localisé dans la partie centrale PC. The phase zones ZL1 and ZL2 separate the central network from the lateral networks and consist of the same material as one of the materials constituting the networks here silica. Their thickness is equal to 0.13.Λ (Λ period of the CG network) is 63.05 nm. The optical thickness of these zones, optimized to obtain a calibration of the field maxima with the same sign on the high permittivity areas of the CG network as explained above, is a function of the optical thickness of the network layer and the phase zones. vertical. FIG. 12 illustrates the envelope of the electric field 90 of the wave coupled in the vertical stack according to Z of the filter, corresponding to the localized mode Oi of wavelength λθ = 81 6 nm. Curve 91 illustrates the distribution of index of the vertical stack of the filter according to Z. The field is located in the central part PC.
La figure 13 illustre les performances spectrales du filtre du tableau I, l'intensité transmise Τ(λ) de l'onde transmise Ot sur la figure 13a et l'intensité réfléchie R(A) de l'onde réfléchie Or sur la figure 13b, lorsqu'il est illuminé par une onde incidente focalisée sur le filtre avec un cône d'incidence de +/- 1 .55°. On constate que le filtre présente une très haute sélectivité spectrale en transmission, malgré une onde incidente non plane, avec une largeur spectrale de résonance de : FIG. 13 illustrates the spectral performance of the filter of Table I, the transmitted intensity Τ (λ) of the transmitted wave Ot in FIG. 13a and the reflected intensity R (A) of the reflected wave Gold in FIG. 13b when illuminated by an incident wave focused on the filter with an incidence cone of +/- 1 ° 55 °. It can be seen that the filter has a very high spectral selectivity in transmission, despite a non-planar incident wave, with a spectral resonance width of:
δλ/ λθ = 0.04 % (0.33 nm à 81 6 nm). δλ / λθ = 0.04% (0.33 nm to 81 6 nm).
La très faible valeur de δλ est due à l'effet résonant de la cavité. Le couplage optique avec celle-ci ajoute à la réflectivité une résonance de Fano dont la largeur spectrale varie proportionnellement avec le facteur de couplage. La réalisation d'un filtre transmissif de même largeur spectrale est impossible selon un dessin de type CRIGF « Cavity-Resonator-Integrated Guided-mode- resonance Filter ». La réalisation selon un dessin de type GMRF « Guided Mode Résonant Filter » est possible mais ledit filtre aurait alors une tolérance angulaire bien en dessous de 0.5°. Enfin, l'obtention de la même finesse spectrale selon un dessin de type GMRF demande la réalisation d'un empilement d'un plus grand nombre de couches, la finesse de la résonance de l'invention étant augmentée par le confinement optique tridimensionnel du mode localisé. Une large bande Δλ autour de λθ, supérieure à +/- 15 nm est réfléchie par la structure HR verticale, la partie centrale PC étant configurée pour faire partie intégrante de la structure HR verticale hors résonance.  The very small value of δλ is due to the resonant effect of the cavity. The optical coupling with the latter adds to the reflectivity a Fano resonance whose spectral width varies proportionally with the coupling factor. The realization of a transmissive filter of the same spectral width is impossible according to a CRIGF type design "Cavity-Resonator-Integrated Guided Mode-resonance Filter". The realization according to a GMRF type design "Guided Mode Resonant Filter" is possible but said filter would then have an angular tolerance well below 0.5 °. Finally, obtaining the same spectral fineness according to a GMRF-type design requires the production of a stack of a larger number of layers, the fineness of the resonance of the invention being increased by the three-dimensional optical confinement of the mode. located. A broad band Δλ around λθ, greater than +/- 15 nm is reflected by the vertical HR structure, the central part PC being configured to be an integral part of the vertical HR structure out of resonance.
La longueur d'onde de résonance λο du composant filtre est accordable en changeant la période des réseaux considérés, pour une structure verticale HR donnée. Par exemple l'accordabilité en longueur d'onde est obtenue par une modification de la partie centrale : modification mécanique de la taille des zones de phase ZL1 ,ZL2,ZV1 ,ZV2 par exemple, ou modification de la période des réseaux par exemple par contraction/dilatation, typiquement thermique, des réseaux, ou bien modification de l'indice effectif du mode localisé (par effet électro-optique sur l'indice de la couche réseau par exemple). The resonance wavelength λ 0 of the filter component is tunable by changing the period of the networks considered, for a given vertical structure HR. For example, the wavelength tunability is obtained by a modification of the central part: mechanical modification of the size of the phase zones ZL1, ZL2, ZV1, ZV2 for example, or modification of the period of the gratings, for example by contraction / expansion, typically thermal, networks, or modification of the effective index of the mode localized (by electro-optical effect on the index of the network layer for example).
La longueur d'onde de résonance λο et la largeur spectrale de résonance δλ sont insensibles à l'angle d'incidence de l'onde incidente 0|. La largeur spectrale de résonance du filtre δλ est ajustable en modifiant le couplage K entre le réseau, l'onde incidente et le mode localisé, c'est-à-dire en modifiant par exemple le contraste d'indice entre les deux matériaux constituants les dents et le creux du réseau de couplage ou le facteur de remplissage du réseau (c'est-à-dire le rapport des longueurs des dents et des creux), ou encore le positionnement du réseau CG par rapport aux extrema du mode localisé. Lorsque l'angle d'incidence n'est pas normal au filtre, seule la transmission maximale est impactée : Tmax=T(A0) diminue et donc Rmin=R(A0) augmente. The resonance wavelength λο and the spectral resonance width δλ are insensitive to the incidence angle of the incident wave 0 |. The resonance spectral width of the δλ filter is adjustable by modifying the K coupling between the grating, the incident wave and the localized mode, that is to say by modifying, for example, the contrast of index between the two constituent materials. teeth and the trough of the coupling network or the fill factor of the network (that is to say the ratio of the lengths of the teeth and troughs), or the positioning of the network CG compared to extrema of the localized mode. When the angle of incidence is not normal to the filter, only the maximum transmission is impacted: Tmax = T (A0) decreases and therefore Rmin = R (A0) increases.
Selon une autre variante, le réseau de couplage CG et les réseaux latéraux le cas échéant comprend une alternance d'un matériau fort indice et d'un milieu en phase gazeuse ou liquide (indice typiquement compris entre 1 et 1 .7 ), le milieu liquide ou gazeux étant apte à circuler dans le filtre. La circulation du liquide ou du gaz permet de rendre l'indice variable (par modification du type ou de la composition du liquide/gaz circulant par exemple). La variation de l'indice du liquide/gaz permet alors une accordabilité en longueur d'onde de résonance du filtre. Ce type de filtre trouve à s'appliquer comme filtre accordable, ou pour sonder l'indice optique du liquide/gaz et ainsi sa composition. Enfin, l'absorption du liquide/gaz à la longueur d'onde de résonance est susceptible de modifier de manière conséquente la réponse optique du composant. Le composant filtre selon l'invention peut être utilisé dans ce cas comme instrument de mesure de l'absorption du milieu. According to another variant, the coupling network CG and the lateral networks, if any, comprise an alternation of a high index material and a medium in a gaseous or liquid phase (index typically between 1 and 1 .7), the medium liquid or gaseous being able to circulate in the filter. The circulation of the liquid or gas makes it possible to make the index variable (by modification of the type or composition of the liquid / circulating gas for example). The variation of the index of the liquid / gas then allows a tunability wavelength of resonance of the filter. This type of filter is applicable as a tunable filter, or to probe the optical index of the liquid / gas and thus its composition. Finally, the absorption of the liquid / gas at the resonance wavelength is likely to substantially modify the optical response of the component. The filter component according to the invention can be used in this case as an instrument for measuring the absorption of the medium.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un photo détecteur comprenant une pluralité de détecteurs élémentaires et comprenant une pluralité de filtres selon l'invention positionnés en amont des détecteurs élémentaires, un filtre étant associé à un détecteur élémentaire et présentant une longueur d'onde de résonance choisie dans une bande de détection du détecteur élémentaire associé. Le photo détecteur selon l'invention trouve à s'appliquer dans des systèmes de spectroscopie ou d'imagerie hyperspectrale. According to another aspect, the invention relates to a photodetector comprising a plurality of elementary detectors and comprising a plurality of filters according to the invention positioned upstream of the elementary detectors, a filter being associated with an elementary detector and having a wavelength. of resonance chosen in a detection band of the elementary detector associated. The photodetector according to the invention is applicable in spectroscopy or hyperspectral imaging systems.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Filtre (1 0) en transmission à cavité résonante sélectif en longueur d'onde comprenant : 1. Filter (1 0) in wavelength selective resonant cavity transmission comprising:
-une partie centrale (PC) planaire selon un plan XY horizontal comprenant :  a planar central portion (PC) according to a horizontal XY plane comprising:
-un réseau de couplage (CG) présentant une première variation périodique de permittivité diélectrique,  a coupling network (CG) having a first periodic variation of dielectric permittivity,
-une première et une deuxième zones latérales de phase (ZL1 , ZL2) dépourvues de permittivité périodique, et disposées de part et d'autre du réseau de couplage (CG) et adjacentes à celui-ci,  a first and second phase lateral zones (ZL1, ZL2) devoid of periodic permittivity, and arranged on both sides of the coupling network (CG) and adjacent to it,
-une première et une deuxième zones verticales de phase (ZV1 , ZV2) dépourvues de permittivité périodique, et disposées de part et d'autre du réseau de couplage (CG) et adjacentes à celui-ci, selon un axe Z perpendiculaire au plan XY,  a first and a second vertical phase zone (ZV1, ZV2) devoid of periodic permittivity, and disposed on both sides of the coupling network (CG) and adjacent thereto, along an axis Z perpendicular to the XY plane; ,
- le réseau de couplage (CG) et les zones de phases (ZL1 , ZL2, ZV1 , ZV2) étant configurés pour assurer un couplage d'une onde incidente (Oinc) de longueur d'onde de résonance (λθ) se propageant dans le filtre avec un mode localisé (Oi) de même longueur d'onde (λθ),  the coupling network (CG) and the phase zones (ZL1, ZL2, ZV1, ZV2) being configured to provide a coupling of an incident wave (Oinc) of resonant wavelength (λθ) propagating in the filter with a localized mode (Oi) of the same wavelength (λθ),
-une première et une deuxième structures à haute réflectivité latérales (HRL1 , HRL2) disposées de part et d'autre de la partie centrale (PC), adjacentes respectivement aux première et deuxième zones de phase latérales, pour confiner latéralement le mode localisé (Oi),  first and second structures with high lateral reflectivity (HRL1, HRL2) disposed on either side of the central portion (PC), respectively adjacent to the first and second lateral phase zones, for laterally confining the localized mode (Oi )
-une première et une deuxième structures à haute réflectivité verticales (HRV1 , HRV2) disposées de part et d'autre de la partie centrale (PC), adjacentes respectivement aux première et deuxième zones de phase verticales, pour confiner verticalement le mode localisé (Oi) et pour réfléchir une onde incidente (Oinc) présentant des longueurs d'onde appartenant à une bande spectrale de réflexion (Δλ) comprenant la longueur d'onde de résonnance,  a first and a second vertical high reflectivity structures (HRV1, HRV2) disposed on either side of the central portion (PC), respectively adjacent to the first and second vertical phase zones, to vertically confine the localized mode (Oi ) and for reflecting an incident wave (Oinc) having wavelengths belonging to a reflection spectral band (Δλ) comprising the resonance wavelength,
ledit filtre formant une cavité résonnante pour le mode localisé (Oi), apte à rayonner une onde de longueur d'onde de résonance (λθ) qui interfère avec les ondes incidente et réfléchie de manière constructive dans un sens propagatif et de manière destructive dans un sens contrapropagatif, de sorte que l'onde transmise (Ot) à la longueur d'onde de résonance (λθ) est maximisée. said filter forming a resonant cavity for the localized mode (Oi), able to radiate a resonant wavelength wave (λθ) which interferes with the incident waves and is reflected constructively in a propagative direction and destructively in a contrapropagative direction, so that the transmitted wave (Ot) at the resonant wavelength (λθ) is maximized.
2. Filtre selon la revendication 1 dans lequel le mode localisé (Oi) correspond à une onde stationnaire présentant des extrema (Mv) et des zéros de champ électrique, deux extrema successifs présentant un signe opposé, et dans lequel le réseau de couplage (CG) est agencé de sorte que les maxima (30) de permittivité diélectrique coïncident avec des extrema de même signe (Mv", Mv+) de champ électrique. 2. The filter of claim 1 wherein the localized mode (Oi) corresponds to a standing wave having extrema (Mv) and electric field zeros, two successive extrema having an opposite sign, and wherein the coupling network (CG ) is arranged so that the maxima (30) of dielectric permittivity coincide with extrema of the same sign (Mv " , Mv + ) of electric field.
3. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel une épaisseur optique de la partie centrale (PC) selon la direction verticale (Z) correspond à un multiple entier impair du quart de la longueur d'onde de résonance (λθ). 3. Filter according to one of the preceding claims wherein an optical thickness of the central portion (PC) in the vertical direction (Z) corresponds to an odd integer multiple of a quarter of the resonance wavelength (λθ).
4. Filtre selon l'une de revendications précédentes comprenant en outre une troisième et une quatrième (ZL3, ZL4) zones latérales de phase et une troisième et une quatrième ( HRL3, HRL4) structures à haute réflectivité latérales, et un réseau de couplage (CG) présentant une variation périodique de permittivité diélectrique bidimensionnelle, ledit filtre formant une cavité résonante tridimensionnelle. 4. Filter according to one of the preceding claims further comprising a third and a fourth (ZL3, ZL4) phase lateral zones and a third and a fourth (HRL3, HRL4) structures with high lateral reflectivity, and a coupling network ( CG) having a periodic variation of two-dimensional dielectric permittivity, said filter forming a three-dimensional resonant cavity.
5. Filtre selon l'une des revendications précédentes présentant un plan de symétrie (Ps). 5. Filter according to one of the preceding claims having a plane of symmetry (Ps).
6. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une structure à haute réflectivité verticale (HRV1 , HRV2) comprend un empilement de couches diélectriques d'épaisseur optique sensiblement égale à un quart de la longueur d'onde de résonance. 6. Filter according to one of the preceding claims wherein at least one vertical high reflectivity structure (HRV1, HRV2) comprises a stack of dielectric layers of optical thickness substantially equal to a quarter of the resonant wavelength.
7. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une structure à haute réflectivité verticale (HRV1 , HRV2) comprend une structure périodique présentant une période inférieure à la longueur d'onde de résonance (λθ). 7. Filter according to one of the preceding claims wherein at least one vertical high reflectivity structure (HRV1, HRV2) comprises a periodic structure having a period less than the resonance wavelength (λθ).
8. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une structure à haute réflectivité latérale comprend un réseau latéral présentant une deuxième variation périodique de permittivité diélectrique sensiblement égale à la moitié de la première variation périodique de permittivité diélectrique. 8. Filter according to one of the preceding claims wherein at least one structure with high lateral reflectivity comprises a lateral network having a second periodic variation of dielectric permittivity. substantially equal to half of the first periodic variation of dielectric permittivity.
9. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une structure à haute réflectivité latérale comprend une face polie comprenant un traitement haute réflectivité. 9. Filter according to one of the preceding claims wherein at least one structure with high lateral reflectivity comprises a polished face comprising a high reflectivity treatment.
10. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel le réseau de couplage comprend une alternance d'un matériau fort indice et d'un milieu en phase gazeuse ou liquide, ledit milieu étant apte à circuler dans le filtre. 10. Filter according to one of the preceding claims wherein the coupling network comprises an alternation of a high index material and a gas phase or liquid medium, said medium being able to flow in the filter.
1 1 . Filtre selon l'une des revendications précédentes comprenant une pluralité de parties centrales et de structures haute réflectivité latérales associées, agencées sur un même substrat, chaque partie centrale présentant une longueur d'onde de résonance choisie. 1 1. Filter according to one of the preceding claims comprising a plurality of central portions and associated high side reflective structures, arranged on the same substrate, each central portion having a selected resonance wavelength.
12. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel le réseau de couplage présente une variation continue de la périodicité de la permittivité diélectrique selon une dimension X ou Y. 12. Filter according to one of the preceding claims wherein the coupling network has a continuous variation of the periodicity of the dielectric permittivity according to an X or Y dimension.
13. Photo détecteur comprenant une pluralité de détecteurs élémentaires et comprenant une pluralité de filtres selon l'invention positionnés en amont des détecteurs élémentaires, un filtre étant associé à un détecteur élémentaire et présentant une longueur d'onde de résonance choisie dans une bande de détection du détecteur élémentaire associé. 13. Photo detector comprising a plurality of elementary detectors and comprising a plurality of filters according to the invention positioned upstream of the elementary detectors, a filter being associated with an elementary detector and having a resonance wavelength chosen in a detection band. of the associated elementary detector.
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