Pavillon d'Optique-photonique

Inauguré en 2006, le pavillon d’Optique-photonique (POP) à l’Université Laval, la première infrastructure de ce type dans une université canadienne, est exclusivement dédié à la recherche dans le domaine des sciences de la lumière. La section des laboratoires héberge une centaine de laboratoires d’optique couvrant environ 4 500 mètres carrés, dont 80 % de cette superficie sont des salles blanches de classe 100 000 ou supérieure. Plusieurs composants architecturaux permettant le contrôle des conditions ambiantes et la réduction des vibrations en font un environnement de premier plan pour y mener des travaux de recherche d’avant-garde.

Le pavillon est également doté de locaux administratifs d’une superficie d’environ 3 000 mètres carrés offrant des espaces de travail pour près de 150 étudiants, une trentaine de professeurs et une cinquantaine d’employés. Le centre administratif du COPL et du regroupement stratégique québécois qui porte le même nom se trouve également dans ce pavillon. Le POP héberge également plusieurs salles de réunion ainsi qu’un auditorium pouvant asseoir 100 personnes. 

Le rassemblement d’une masse critique d’expertise combiné à la mise en commun des ressources au sein du POP assure d’autant plus l’excellence des travaux de recherche du COPL. Les infrastructures et instruments de pointe sont mis à disposition de toutes nos équipes de recherche ainsi qu’aux partenaires institutionnels et industriels du centre. L’expertise de nos chercheurs combinée à la mise en commun des ressources au sein du POP assure d’autant plus l’excellence des travaux de recherche. 

Salles blanches

Plus de 200 m2 de salles blanches de classe 1000 et 100 sont consacrés aux activités de microfabrication et de dépôt de couches minces. Les services issus des multiples instruments commerciaux et sur-mesure de ce laboratoire (évaporateurs thermiques, chambres de pulvérisation, recuit thermique rapide, aligneur de masque, centrifugeuses, graveur ionique réactif) sont en soutien à tous les travaux de recherche du COPL. Certains équipements peuvent être utilisés par les étudiants après quelques heures de formation.

Déposition de couches minces

Les deux principaux équipements de déposition de couches minces du COPL intègrent des technologies de pointe de vaporisation par faisceau d'électrons assistée par plasma (Leybold Syrus Pro) et de pulvérisation cathodique (Intlvac Nanochrome). Ils permettent la fabrication de couches minces métalliques ainsi que des revêtements multicouches d’oxydes de métaux et de semi-conducteurs. Il est donc possible de concevoir et de fabriquer sur mesure une grande variété de miroirs, de filtres optiques et de revêtements opérant aux longueurs d'onde de l’ultraviolet à l'infrarouge moyen. Ces capacités de fabrication sont complémentées par des équipements de photolithographie ainsi qu’un microscope électronique à balayage (MEB) à double faisceau doté de fonctionnalités de gravure ionique et de nanodéposition de métaux précieux.  

Pour plus d’informations sur ces infrastructures et les services associés : Dépôt de couches minces

Polissage et préparation des substrats

Plusieurs équipements de polissage manuels et semi-automatisés ainsi qu’une scie de découpe de substrats sont à disposition des étudiants et du personnel pour la préparation des matériaux et échantillons de laboratoire. 

Fabrication de fibres optiques

L'expertise du COPL en matière de synthèse de matériaux vitreux, de conception et de fabrication de fibres optiques et de développement de dispositifs photoniques sont uniques au Canada et de calibre mondial. Le COPL abrite le premier laboratoire universitaire au Canada qui fabrique des préformes et des fibres optiques de verre.

Le laboratoire de procédés MCVD (Modified Chemical Vapour Deposition) intègre deux tours à verre (SG Controls) dont l’une est munie de capacités de synthèse de préformes de silice par procédés MCVD ainsi qu’une station de dopage et de gravure chimique. Le procédé de synthèse de préformes par MCVD est également complémenté par une unité de dépôt en phase vapeur et de dopage in-situ (Chelate) qui permet d'atteindre des concentrations plus élevées et une meilleure distribution de dopants dans les verres, en comparaison au dopage en solution.  

Les deux tours d’étirage, l’une dédiée aux fibres optiques en silice et l’autre réservée pour les fibres de matériaux spéciaux (i.e. polymères, verres basses températures, chalcogénures, multimatériaux,etc.) complètent cette infrastructure unique et offrent une polyvalence inégalée en termes de fabrication de fibres optiques spéciales. Cette infrastructure est régulièrement mise à jour par des améliorations aux équipements et par le développement de l'expertise technique et scientifique. Ces fibres optiques spéciales sont ensuite intégrées à des dispositifs photoniques tels que des capteurs, des amplificateurs pour les réseaux de télécommunications et des lasers à fibre dans le cadre des travaux des équipes de recherche du COPL ainsi que lors de projets en partenariats avec des entreprises.

Ces installations sont directement liées au développement de l’axe de recherche ‘’Optique guidée et fibres optiques’’ et permettent la fabrication d’une multitude de types de fibres différentes au service des travaux de recherche du COPL et des partenaires.

Pour plus d’informations sur les infrastructures :  Optical Fiber Design and Fabrication

Profils de fibres réalisés avec nos installations de fabrication de fibres optiques:

Ce laboratoire héberge plusieurs équipements servant à la fusion, le clivage, le dégainage et le regainage de fibres optiques incluant cinq fusionneuses donc chacune exploite une technologie de fusion qui lui est propre. Ces équipements sont complémentaires et permettent de travailler avec une grande variété de fibres optiques en appui aux travaux portant sur le développement de dispositifs fibrés et les lasers à fibre optique.

Fabrication d'éléments optiques

Le laboratoire de fabrication d’éléments optiques offre des services complets de fabrication et de caractérisation de miroirs, lentilles et autres composants optiques sur mesure au bénéfice des travaux de recherche du COPL et des projets en partenariat avec les entreprises.

Une tour numérique à quatre axes (Precitech Nanoform 250 Ultragrind) intégrant des capacités de tournage par pointe de diamant et d’ébauchage (grinding) permet d’usiner des formes sphériques, asphériques et formes libres (freeform) au sein de verres, polymères et métaux avec une précision sous-micrométrique. Au besoin, les surfaces usinées peuvent ensuite être polies optiquement via un équipement de polissage CNC à sept axes (Zeeko IRP-200) qui permet de réduire la rugosité de surface à quelques Ångströms tout en corrigeant la précision sur la forme à des niveaux pouvant aller à λ/10.

Ce laboratoire contient également un profilomètre (Taylor Hobson PGI Freeform) et un interféromètre de type Fizeau (Zygo Verifire HD) pour l’analyse des surfaces usinées.

Pour plus d’informations sur ces installations et les services associés : Optical Elements

 

Chaînes laser femtosecondes

Quatre chaînes laser femtosecondes sont réparties dans les laboratoires du COPL. Ces chaînes laser émettent des impulsions pouvant aller jusqu’à plusieurs millijoules d’énergie à des taux de répétition de quelques hertz à 20 megahertz. Elles sont couplées à de multiples autres équipements et dispositifs (cristaux doubleurs de fréquence, amplificateurs paramétriques optiques, montages de translation motorisée multiaxés) offrant ainsi un environnement de travail idéal pour les projets portant sur l’interaction laser-matière et l’inscription de composants photoniques dans les verres.

Caractérisation

Le COPL dispose d’un vaste parc d’instruments de caractérisation accessible à tous les groupes de recherche. Les technologies d’avant-garde utilisées se raffinent d’année en année et des techniciens experts assurent leur fonctionnement optimal. Bien que des techniciens experts sont dédiés comme opérateurs, les instruments peuvent être utilisés par des étudiants suivant une courte formation.

Afin d’assurer la qualité des systèmes optiques et de ses composants, le COPL s’est muni d’une série d’instruments de métrologie et de caractérisation optique. Ces équipements de pointe sont à la disposition des usagers et garantissent une performance optimale des technologies innovantes.

  • Spectrofluorimètres
  • Spectrophotomètres UV-Vis-NIR
  • Spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)
  • Interféromètres
  • Microscopes optique avec observation en contraste de phase
  • Microscopes à fluorescence
  • Microscope micro-Raman
  • Imagerie infrarouge et hyperspectrale
  • Analyseurs de profil d’indice pour préformes en verre et fibres optiques
  • Analyseur de spectres optiques couvrant de l'ultraviolet à l’infrarouge moyen
  • Analyseurs de vecteurs et de réseaux de communications optiques
  • Autocorrélation d’impulsions laser et analyseurs de faisceaux
  • Interrogateurs pour réseaux de Bragg
  • Caractérisation de micropuces photoniques
  • Mesure de l’indice de réfraction de couches minces
  • Banc de test pour lentilles et systèmes optiques

Le COPL dispose d’un microscope électronique à balayage disponible pour ses membres ainsi que les partenaires. Cet outil très puissant et versatile intègre plusieurs fonctionnalités utiles en observation, caractérisation et en fabrication de composants optiques et microélectroniques.

  • Observations en modes bas vacuum et haut vacuum à des résolutions nanométriques
  • Gravure ionique par faisceau d’ions focalisés
  • Analyse spectroscopique par rayons X
  • Nanodéposition de platine et d’or

Pour la caractérisation de la topographie des surfaces et la reconstruction en 3D, le COPL s’est doté d’instruments à la fine pointe. Les équipements disponibles sont les suivants :

  • Profilomètre Dektak pour la topographie de toute surface
  • Profilomètre Taylor-Hobson pour les lentilles et composants optiques
  • Microscope à force atomique pour les réseaux de diffraction et les surfaces traitées par photolithographie

En appui aux travaux sur la synthèse de verres exotiques, les instruments suivants sont disponibles :

  • Densimètres
  • Calorimètre différentiel à balayage
  • Analyseur thermomécanique
  • Viscosimètre
  • Rhéomètre
  • Spectromètre à impédance