Étude des contraintes thermomécaniques dans les revêtements multicouches utilisés en optique

Avec l'importance du rôle que jouent les filtres optiques dans un grand nombre d'applications technologiques vient naturellement la question de leurs résistances aux sollicitations mécaniques. Les filtres optiques sont souvent utilisés en tant qu'antireflet déposés sur la majorité des instruments d'optique, mais leur utilisation ne s'arrête pas là. Les filtres optiques sont généralement formés de plusieurs couches de matériaux différents (deux matériaux ou plus) avec des indices de réfraction différents déposés les uns sur les autres. Il a été montré que pour une lumière à incidence normale, le meilleur filtre optique, du point de vue de ses caractéristiques optiques, est celui avec la plus grande différence d'indice de réfraction entre les matériaux des couches utilisées. Toutefois, pour une incidence autre que normale, il arrive que le filtre optimal contienne des couches d'indice de réfraction intermédiaire. Dans certains cas, des gradients d'indice de réfraction sont aussi utilisés. Des techniques numériques sont généralement nécessaires à la conception de filtres optiques. Plusieurs méthodes automatisées de synthèse et l'optimisation des caractéristiques optiques des filtres existent. Par contre, très peu de logiciels sont disponibles pour optimiser les caractéristiques mécaniques des revêtements et il en existe encore moins pour les revêtements minces utilisés en optique. En effet, la méthodologie généralement utilisée pour optimiser les caractéristiques mécaniques des revêtements contient soit une étape expérimentale (dans la majorité des cas) ou une étape de simulation numérique (parfois utilisée à des fins de diagnostic). Dans ce mémoire je présente les résultats de mes recherches concernant l'automatisation de l'optimisation des caractéristiques thermomécaniques des filtres optiques et je présente un des diagnostics par simulation que j'ai effectués en collaboration avec nos partenaires industriels au LaRFIS. Mon objectif était d'avancer les travaux du LaRFIS sur l'optimisation automatisée des caractéristiques mécaniques des revêtements et d'avancer les connaissances sur des questions dans les domaines d'applications spécifiques. Il est prévu que mon travail sur l'optimisation automatisée des caractéristiques mécaniques des revêtements soit implémenté dans la version 2.0 du logiciel gratuit à code source ouvert OpenFilters fait au LaRFIS. OpenFiltres offre 4 méthodes de synthèse et d'optimisation : Refine, Needles, Steps et Fourier Transform method. La méthode Refine optimise le design approximatif initial de l'empilement fourni par l'utilisateur à l'aide d'algorithmes qui le modifie afin de satisfaire les exigences sur les caractéristiques optiques spécifiques. Les trois autres méthodes sont des méthodes de synthèse.