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projet PEPS de l’INSIS

FOCUS : Fonction Optique intégrée pour Capteur Ultra Sensible

juin 2014 – décembre 2014

FOCUS : Fonction Optique intégrée pour Capteur Ultra Sensible

Ce projet exploratoire dans le domaine des capteurs biologiques et chimiques intégrés à haute performance projet est focalisé sur la fonction optique pouvant être centrale et inclure divers dispositifs de détection. Nous visons des facteurs de mérite optique - i.e. décalage en longueur d’onde d’un résonateur optique en fonction de la variation d’indice (variation de RIU) provoquée par les molécules à détecter (en nm/RIU) - au delà de l’état de l’art actuel et pouvant dépasser 1000 nm/RIU.

Contexte

FOCUS vise à optimiser l’interaction onde-matière dans une structure résonante de telle sorte qu’elle puisse aboutir à des capteurs intégrés ultra-sensibles. L’objectif est de gagner près d’un ordre de grandeur par rapport à l’état de l’art.
Pour ce faire, nous étudions des configurations originales en optique intégrée à base de micro-résonateur en anneau ou en disque. Le projet consiste à approfondir nos simulations et à mettre en œuvre des réalisations pour valider nos prévisions. Nous nous appuyons sur des matériaux spécifiques dont nous maitrisons la technologie en optique intégrée. Il s’agit notamment de la silice poreuse qui pourra être utilisée seule, ou associée dans des configurations mixtes avec des polymères. Nous bénéficierons aussi de l’expérience acquise par l’équipe dans la réalisation de micro-résonateurs en anneau.

Objectifs

Dans ce projet, nous exploitons les capacités des technologies que nous maitrisons, de façon à créer une fonction intégrée qui atteigne une sensibilité inégalée jusqu’ici. Nous travaillons déjà sur plusieurs scenarii concernant la structure du résonateur, pour lesquels nous exploitons la technologie développée auparavant en réalisant des micro-résonateurs en polymère (résolution en photolithographie, réduction des pertes optiques, méthodes de couplage optique, etc..). Nous exploitons aussi la faisabilité de guides enterrés en silicium poreux oxydé afin d’aller vers des résonateurs “poreux”, et éventuellement tester des résonateurs hybrides silicium poreux/polymères. Nous savons en effet contrôler les indices de réfraction du silicium poreux oxydé concomitamment à la porosité, pour optimiser le greffage ou l’adsorption de molécules. A notre connaissance, aucune de ces structures avec ces matériaux n’a été reportée dans la littérature.

Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Phases

Ce projet s’intercale dans le programme de thèse de Pauline GIRAULT démarée en novembre 2013 : « Micro-résonateurs intégrés pour capteurs biophotoniques » (MICABIO 2013-2016).

Partenaires

IMEP-LAC
(groupe(s) Foton impliqué(s) : OGC)

Coordinateur

Foton (Nathalie LORRAIN)

Financements

INSIS (10 k€)