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Bourse d’excellence franco-mexicaire

OPTMIR : Développement de circuits intégrés OPTiques à base de verres de chalcogénure pour le Moyen Infra-Rouge

octobre 2013 – septembre 2016

OPTMIR : Développement de circuits intégrés OPTiques à base de verres de chalcogénure pour le Moyen Infra-Rouge

Les travaux de recherche de cette thèse viseront l’obtention de dispositifs intégrés miniaturisés en technologie chalcogénure pour le développement de capteurs dans le moyen infra-rouge. Ces capteurs reposeront sur le développement de sources à partir de couches de chalcogénure dopées par des ions terres rares et sur le développement d’un transducteur à partir de couches de chalcogénure en développant un facteur de mérite pour que le taux de recouvrement de la partie évanescente de l’onde transmise soit le plus important possible avec les molécules cibles situées à la surface du guide afin d’obtenir la plus grande résolution possible. Le principe de détection reposera sur l’absorption de la lumière guidée par les molécules cibles absorbantes dans le moyen infrarouge. La thèse devra s’attacher à montrer la faisabilité de développer ces capteurs à base de verres de chalcogénure pour l’OI. Ces travaux toucheront à la physique des matériaux pour la mise en œuvre en OI, à la conception technologique des circuits optiques, au calcul des structures guidantes, et aux nombreuses caractérisations intermédiaires et des caractérisations d’optique guidée et de détection des molécules cibles.

Contexte

Le sujet s’inscrit dans le contexte de la forte croissance des besoins en capteurs dans le moyen infrarouge. La détection de traces de produits chimiques ou de molécules biochimiques est la clé de voûte de nombreuses problématiques océanographiques et environnementales telles que la surveillance de l’environnement ou l’étude et la prévision de la propagation de produits chimiques dans les écosystèmes complexes. De même, l’identification de molécules (bio)-chimiques est un enjeu majeur dans le domaine de la biologie, de la santé ou encore de la sécurité publique. Il est maintenant bien établi que le développement de capteurs portatifs compacts et des analyseurs peuvent être d’une grande aide pour alléger la limitation inhérente des techniques de laboratoire en termes de résolution spatiale et temporelle. Ce défi très important passe, entre autre, par la fabrication de composants réalisant des fonctions de détection ou de spectroscopie en développant des circuits optiques intégrés.

Objectifs

Dans ce projet, les travaux de thèse devront apporter des solutions aux problématiques liées à :
- l’optimisation du taux de recouvrement de l’onde évanescente avec les molécules cibles situées à la surface du transducteur ;
- l’optimisation de la fabrication technologique du transducteur en verre de chalcogénure en optique intégré ;
- au développement d’un banc de caractérisation en optique guidée dans le moyen infra-rouge ;
- l’optimisation de la détection expérimentale de molécules cibles.

Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Partenaires

CCLO
(groupe(s) Foton impliqué(s) : SP/OGC)

Coordinateur

Joël CHARRIER

Financements

Bourse d’excellence franco-mexicaire