dossier les microsystÈmes optiques · la deuxième journée du club couches minces optiques de la...

N° 60•Juillet-Août 2012

DOSSIER

AC H E T E RUn laser de micro-usinage

AC T U A L I T É SLes Labex et Equipex photoniques

FOCUSSalon Micronora

COMPRENDRELe micro-usinage laser

LES MICROSYSTÈMESOPTIQUES

23 |24 |25 OCTOBRE 2012Paris expo Porte de Versailles - Hall 1www.mesuroptovision.com

MÊME LIEU, MÊMES DATES

VOIR4 FOISPLUS

GRAND

De beaux salons en perspective

D ès la fin septembre, Micronora ouvre à besançon le bal des salons de l’automne en France avec, comme lors de chaque édition, la présence des solutions optiquespour les microtechniques, tant au niveau des procédés de fabrication que de

l’instrumentation pour la caractérisation, le contrôle et la mesure. Cette année, ces solutionsseront mises en valeur : un zoom est en effet organisé, en partenariat avec le Club laser etprocédés, sur les technologies laser, sous la forme d’un espace de 300 m au cœur du salon.

Puis fin octobre, ce sera au tour du salon Opto d’ouvrir ses portes à Paris, en concomitanceavec Mesurexpovision, le Carrefour de l’électronique et RF&Hyper wireless. Vous décou-vrirez dans ce numéro les programmes des conférences organisées sur des sujets aussi diversque les applications des fibres optiques, la biophotonique, l’holographie numérique, la télémétrie laser et la thermographie infrarouge. Cette année, Opto accueillera aussi unpavillon québécois et Photoniques remettra, comme lors de chaque édition, les Photons dela Vitrine de l’innovation.

Un mois plus tard, à Mulhouse, Espace Laser clôturera l’année : ce seront alors les applicationsindustrielles du laser qui seront à l’honneur. Là encore, un programme de conférences, organisé au sein des Journées des procédés laser pour l’industrie, devrait attirer nombre de participants.

N°60 • JUILLET – AOÛT 2012

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Françoise METIVIERRédactrice en chef

Photos de couverture : Microlentilles en polymère répliquées à partir de moules en silicium réalisés par gravure humide isotrope – © Femto-STUne des entrées du salon Micronora – © Pierre GuenatMarquage intravolume diffractif dans un flacon de parfum en verre – © ALPhANOV.

L’ÉDITORIAL DE LA SFO .......................................................................................................2

ACTUALITÉS DES PÔLES ET ASSOCIATIONS.............................................................................4

ACTUALITÉS DE LA PROFESSION .........................................................................................12

PORTRAIT : Opticiens Célèbres. Sir William Lawrence Bragg ...........................................................24

FOCUS. Micronora : les microtechniques laser à l’honneur .........................................27

DOSSIER MICROSYSTEMES OPTIQUES Les microsystèmes électromécaniques optiques ..............................................................29Microsystèmes et microcomposants pour l’instrumentation optique sur puce ...............33Développement d’un détecteur optique de gaz intégré sur puce..................................38Micro-interféromètre monolithique sur silicium pour applications en espace libre .......42

CAHIER TECHNIQUE Comprendre. Le micro-usinage par laser et ses applications .........................................46Prix fibre de l’Innovation. Une nouvelle sonde locale pour la microscopie à force atomique en milieu biologique ..........................................51

PRODUITSAcheter un laser de micro-usinage ...................................................................................56Nouveautés........................................................................................................................58

est la revue de la

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Chers Adhérentes et Adhérents

LE MOT DU PRÉSIDENT

Dans le dernier numéro de Photoniques, j’avais le plaisir de vous annoncer la création de deux nouveaux clubsSFO : Calcul Optique et Nanophotonique dont les premières rencontres se sont déroulées avec succès. La journée du Club Calcul Optique du 31 mai a rassemblé 70 participants dans les locaux de l’IOGS. La conférence

sur la Plasmonique du Club Nanophotonique, coorganisée avec l’OTAN, a permis à plus de 140 personnes de seretrouver à l’École polytechnique. Un grand bravo aux initiateurs de ces clubs.

L’Assemblée Générale 2012 de la SFO s’est tenue conjointement aux Journées Nationales d’Optique Guidée le 10 juillet 2012 à Lyon. Avec le trésorier de la SFO, nous avons présenté le rapport moral et le rapport financier 2011ainsi que les prospectives 2012.

Nous souhaitons continuer nos efforts pour développer la dynamique de notre communauté :

• Création de nouveaux clubs thématiques – certains sont déjà en gestation.

• Création avec l’aide de l’EOS de « student clubs » EOS/SFO au-delà des 4 clubs déjà en place. Ces clubs sontdestinés à encourager les étudiants dans leurs études, les aider à démarrer leur carrière, leur fournir une plateformede discussion et de « réseautage » et faciliter les contacts étudiants-industrie.

• Développer les adhésions dont le nombre croissant est indispensable à la pérennité de notre société. Nous sommesactuellement près de 800 membres.

L’analyse des résultats financiers montre que la SFO doit non seulement augmenter le nombre de ses membres maisaussi être plus sollicitée pour organiser et gérer des évènements scientifiques. Dans cet esprit, nous allons mettre enplace des actions de communication ciblées vers des membres potentiels et une offre de prestations détaillée destinée

aux clubs organisateurs de colloques et de conférences, cela faisant suite à la mise en place d’une« Charte d’un club SFO » approuvée par l’Assemblée Générale du 10 juillet 2012.

Les prochains congrès généraux de la SFO se tiendront en 2013 à Villetaneuse et en 2015 en Bretagne en juillet. La première réunion du comité d’organisation d’Optique Paris 13 a déjà eulieu pour synchroniser les actions des différents participants (Horizons, COLOQ, JNRIOA, JNOG,Student Clubs EOS/SFO).

Je vous souhaite une bonne rentrée après une période estivale studieuse pour beaucoup d’entrevous.

Mariam MELLOT Tél. : 33 (0)1 64 53 31 82 – [email protected]

• revue Photoniques• tarifs préférentiels pour certaines conférences• site Internet et bourse de l'emploi• aide pour l'organisation de conférence• adhésion à la European Optical Society• annuaire• réseau de professionnels et clubs• informations actualisées

Devenez membre de la

Philippe AubourgPrésident de la SFO

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www.sfoptique.org

L a deuxième journée du Club CouchesMinces Optiques de la SFO s’est dérou-

lée le 29 juin dernier dans le Grand Audi-torium de l’Institut d’Optique GraduateSchool à Palaiseau. La thématique retenue pour cette secondejournée était celle des Composants Ex -trêmes, qu’il s’agisse de leur conception,leur réalisation ou leur usage et a été illus-trée par 6 exposés invités, dont 3 sur dessujets académiques et 3 correspondant àdes préoccupations plus industrielles.Franck Delmotte a présenté au pied levéune communication orale initialement pré-parée par Sébastien de Rossi et consacréeau développement d’empilements multi-couches pour le transport et la compressiond'impulsions ultracourtes attosecondes,

puis Fabien Pradal a décrit les derniersdéveloppements de filtres interférentiels àbande étroite réalisés par SAGEM DS surdes substrats de grandes dimensions envue d’une application spatiale. En débutd’après-midi, Catherine Grèzes-Besset(CILAS Marseille) a montré les similitudesd’exigences et de méthodes qui peuventexister entre micro-composants et grandesoptiques du point de vue de la réalisationde filtres complexes, puis Laurent Pinard(Laboratoire des Matériaux Avancés) adétaillé quelques exigences importantes(bruit thermique, uniformité) applicablesaux traitements réfléchissants des miroirsdes interféromètres gravitationnels dedeuxième génération et aux nouvelles pro-cédures de fabrication qui en résulte (trai-

2ème journée du Club SFO Couches Minces Optiquestement correctif). Marie Duchêne (ThalesAngénieux) a abordé la problématiquecentrale des traitements optiques com-plexes sur substrats organiques avant queClaude Amra (Institut Fresnel) ne concluela journée en montrant comment une opti-misation analytique d’empilements diélec-triques utilisés en réflexion totale permetd’obtenir une exaltation géante de lavaleur du champ optique régnant dansl’empilement et au voisinage immédiat decelui-ci, dans le domaine évanescent.Les présentations sont accessibles en lignesur la page web SFO consacrée au ClubCouches Minces Optiques.

Contacts : [email protected]@institutoptique.fr

L e calcul optique est utilisé dans un nom-bre croissant de secteurs industriels

(espace, militaire, télécommunications,santé, grand public…), et dans la plupartdes cas, il constitue un élément clé des per-formances ultimes des systèmes optiquesqui y sont mis en œuvre, et a un fort impactsur leur coût de fabrication.Par ailleurs, l'émergence de nouvellestechniques de fabrication d'éléments op -tiques (par moulage, usinage diamant,gravure et masquage…) ouvre le champ à la définition de combinaisons optiquestoujours plus complexes. Comme les logi-ciels de calcul optique deviennent de plusen plus performants, et dans le mêmetemps, de plus en plus abordables (aussibien en termes de prix que de facilité d'uti-

lisation), la taille de la communauté travail-lant sur ce sujet a tendance à rapidementaugmenter.Face à ces progrès rapides et constants età la croissance continue, des applicationsindustrielles qui y sont associées, il estapparu indispensable de proposer à cettecommunauté du calcul optique un lieud’échanges ouvert et sans contraintes.L'acte fondateur du Club Calcul Optiquequi correspond à cet objectif a été l’orga-nisation d’une première journée d’étude le 31 mai dernier à l’Institut d’Optique Graduate School à Palaiseau. Cette jour-née de réflexion et d’échanges a réuni 70 participants, avec un programme com-prenant 2 conférenciers invités – Jannick P. Rolland de l’Institute of Opticsde l’Univer-

1re journée d’étude du Club SFO Calcul Optiquesité de Rochester et Kevin P. Thompson deSynopsys – et 8 orateurs souhaitant présen-ter leurs travaux sur le thème « Les nouvellestechniques de fabrication changent-ellesvraiment nos méthodes de conception ? ».Le déroulement de cette journée sembleavoir parfaitement répondu aux attentesdes participants, puisqu’à l'issue des pré-sentations, ceux-ci ont exprimé, avec uneunanimité presque parfaite, leur souhaitque soit organisée une deuxième édition,dès 2013.Les ressources documentaires de cettejournée (programme, annuaire des parti-cipants et fichiers des présentations) sontaccessibles en ligne pour les membres dela SFO à la rubrique ressources de son siteweb www.sfoptique.org.

L a journée du Club Optique et Micro-Ondes s’est déroulée le 14 juin dernier

à l’Institut d’Électronique, de Microélectro-nique et de Nanotechnologie de Ville-neuve d'Ascq. Cet événement a réuni unesoixantaine de participants, académiqueset industriels, et a généré des échangesfructueux entre spécialistes de l’optiqueappliquée aux microondes, de l’UHF auTHz. Deux sessions thématiques sur la « Génération Ultra-Haute Cohérence » ont

permis en matinée d'exposer des résultatsnovateurs tant sur les principes que sur descomposants spécifiques, des démonstra-teurs fonctionnels et applicatifs comme parexemple dans le domaine des télécommu-nications. Une session générale, très richeen variété de sujets s’est tenue l’après-midi,suivie d’un forum de discussions autour de16 posters et 5 stands d’exposants (FCÉquipements, Photline, Vectrawave, Jenop-tec, Distritem). Une présentation des activi-

tés ainsi qu’une visite des laboratoires del’IEMN ont encadré cette journée.Les présentations sont accessibles enligne sur le site Web du Club Optique et Micro-ondes : www.sfoptique.org/SFO/siteOMW/Templates/siteOMW.htm,hébergé par la SFO.

Contacts : [email protected] [email protected]

JOURNÉE DU CLUB OPTIQUE ET MICRO-ONDES DE LA SFO

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D epuis le mois de mars, l’Hôtel Tech-noptic a ouvert ses portes et quatre

entreprises se sont déjà installées dans lenouveau bâtiment du Technopôle Mar-seille Provence à Château-Gombert (IDMed, Touch & Store, XT Vision et Uratek).Avec la Communauté urbaine MarseilleProvence Métropole comme maître d’ou-vrage, POPsud et Marseille Innovation ontco-organisé un cocktail-business pour« arroser » l’emménagement des sociétéset présenter les ressources d’un bâtimentqui peut accueillir une cinquantaine d’en-treprises et sera doté de plates-formestechnologiques mutualisées.Le 15 novembre prochain, l’inaugurationofficielle de l’Hôtel pilotée par MPM etco-organisée par POPsud et MarseilleInnovation, permettra de faire un focus sur

le potentiel photonique sur le territoire deMarseille et de sa région, et de présenterles services d’accueil et d’accompagne-ment des start-up. Sur un même lieu, sedérouleront : un show-room montrant desproduits photoniques innovants des entre-prises du pôle, une visite du bâtiment (par-tie pépinière gérée par Marseille Innova-tion, et partie Hôtel géré par MPM), desconférences de niveau international, avecThomas Skordas, Chef de l’Unité Photo-nique de la Commission Européenne, Stephen G. Anderson, Industry & MarketStrategist de SPIE et Raphaël Domjan –société Planetsolar. Thème de la confé-rence : « Planetsolar, le premier tour dumonde à l’énergie solaire ». La demi-jour-née sera clôturée par une mise en lumièrede l’Hôtel Technoptic, réalisée avec le sup-

Un lieu d’implantation et une vitrine de la photonique pour le sud-est

L’HÔTEL TECHNOPTIC

port de l’association Lumicom, le sponsord’EDF et le financement de MPM.En parallèle, la 5e édition des JournéesRecherche-Industrie Optique adaptative(JRIOA) se tiendra les 15 et 16 novembreprochains, dans le bâtiment de l’HôtelTechnoptic. Co-organisées par l’AFOP, laSFO et POPsud, les JRIOA proposeront àla communauté nationale et européennede l’optique adaptive des conférences,une exposition industrielle et des postersdans les ateliers de l’Hôtel Technoptic.

L a Direction Générale de l’Armement(DGA) a mandaté le Pôle OPTITEC

ainsi que 3 autres Pôles régionaux (SCS,Mer PACA et Pégase) et les CCI de PACApour conduire l’action collective « Indus-tries Duales en Provence ». Cette action a permis d’accompagner versle marché Défense 26 entreprises du Pôle,présentant un potentiel d’innovation pou-vant intéresser les marchés de la Défense. Sur une période de 8 mois, l’équipe opé-rationnelle du Pôle a mené des entretiens

individuels avec chaque PME pour permet-tre d’identifier les opportunités de finance-ment de l’innovation proposées par laDGA et les perspectives et orientationsstratégiques de la DGA en matière d’op-tronique. Cette action s’est clôturée le vendredi 29 juin 2012 par un événement organisépar la DGA et les partenaires dont le PôleOPTITEC. Contact : Manon PEDRONI http://www.pole-ora.com/pages/

Clôture action collective «Industries Dualesen Provence»

BiP media est un studio indépendant decréation de jeux vidéo basé à Hyères-les-Palmiers (83), créé par deux vété-rans de l’industrie.www.bip-media.fr/index_fr.php

La société Crosslux, créée fin juin 2011,développe un projet industriel dont l’ob-jectif est la mise sur le marché d’unvitrage semi-transparent photovoltaïquedestiné aux bâtiments tertiaires. Site web en cours de création

imXPAD est une société spécialiséedans la fabrication et la commercialisa-tion d’imageurs à comptage de pho-tons en technologie à pixels hybrides,pour rayonnement X. www.imXPAD.fr

Robocortex est une spin-off de l’INRIA,spécialisée dans l’édition de logicielsde localisation par vision. Les produitspermettent de localiser une caméradans son environnement, grâce àl’image acquise en temps réel.www.robocortex.com/index.php/home

NOUVEAUX ADHÉRENTS

Katia MIROCHNITCHENKO [email protected]

Marie LHOUTELLIER [email protected] Inscription à l’[email protected]

Cont

acts

L e 5 juillet dernier à Montpellier, lors d’un cocktailbusiness, le Pôle OPTITEC a décerné officiellement

le label « Entreprise Innovante des Pôles » à deux entre-prises membres, INDATECH et ATHEOR, engagéesdans une démarche de levée de fonds privés et ayantbénéficié d’un accompagnement du Pôle sur desaspects d’études de marché et de business plan.

Si vous êtes intéressés par cet accompagnement, vous pouvez contacter ManonPedroni ; [email protected]

OPTITEC remet le label « Entreprises Innovantes des Pôles » à deux entreprises

www.routedeslasers.com


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L ’Aquitaine, terre fertile historique pourla recherche dans les domaines Laser,

Photonique, Bio-imagerie et Neuroscien -ces, voit se structurer depuis plus de 10 ansun énorme potentiel d’approches multi -disciplinaires au gré de la création de clusters, réseaux, centres de recherche etgrands projets. Fort du lancement de plusieurs initiativesau sein de l’axe Santé, le pôle Route desLasers et ses partenaires construisent ac -tuellement une vaste communauté au car-refour de la bio-imagerie, de la photo-nique et de la santé, sous le nom de BIPSA.À la genèse, le rendez-vous de la Routedes Lasers « Photonique et Santé » en2011, qui avait abouti à l’identification de3 priorités :– le déploiement/renforcement d’uneplate forme technologique dédiée auxdéveloppements de produits photoniquesmédicaux innovants,– le développement de projets structurantsde filière,– l’accompagnement de projets R&Dayant une visée court terme vers les mar-chés applicatifs.Ajoutons à cela la présence de compé-tences en région reconnues au niveau

international en bio-imagerie, notammentla plateforme d’imagerie cellulaire (Bor-deaux Imaging Center, BIC) et l’Institut deBIO-imagerie de l’homme et du vivant(IBIO). La structuration d’un DAS « Photo-nique et Santé » s’imposait au sein du Pôle,avec l’objectif de générer une activité éco-nomique porteuse d’emplois pérennesdans une filière hautement stratégiquepour le grand Sud-Ouest.En outre, décision a déjà été prise de por-ter en 2013 deux dossiers liés entre ima-gerie cellulaire et imagerie médicale pourla reconnaissance de Bordeaux commeinfrastructure européenne en bio-image-rie, afin de renforcer la visibilité et la syner-gie des acteurs bordelais.

Contact : Bertrand VIELLEROBE [email protected]

Les objectifs majeurs du réseau BIPSA :

– Favoriser les transferts de compé-tences et de technologies, entre les dif-férentes disciplines (transversalité) etentre les différentes sphères de rayonne-ment de BIPSA (verticalité).– Augmenter la visibilité et l’attractivitédes sites bordelais dans les domainesafférents pour les individus, les entre-prises et les fonds.– Favoriser la création d’entreprises, enparticulier à travers la formation entre-preneuriale, l’émergence et le montagede projets innovants transversaux enphotonique, laser, imagerie, diagnostic,thérapeutique...– Labelliser les projets relevant deBIPSA et animer la communauté

Bio-Imagerie Photonique et Santé en Aquitaine

BIPSA

L e projet d’interclustering EPCNet for business, piloté par le pôle Route des Lasers, prend forme ! Les huit membres du consortiumse sont réunis vendredi 29 juin à Bordeaux et ont pris la décision de soumettre un dossier au prochain appel « Coordination and

Support of Action » (CSA) du programme ICT-11 qui sera ouvert du 18 septembre 2012 au 16 avril 2013. Ce projet vise à permettreaux clusters en photonique des pays membres, d’organiser et d’accompagner des échanges B to B entre PME européennes. S’il étaitsélectionné, ce projet pourrait bénéficier d’une subvention de l’ordre du million d’euros, s’étaler sur une durée de 24 à 36 mois etdémarrer fin 2013.Contact : Hervé FLOCH – [email protected]

EPCNet for business

10e session de l'école d'Aquitaine « Ondes et Matière »7 au 12 octobre Carcans-Maubuisson (Gironde)PYLA participe à l’organisation de la 10e session de l’école d’Aquitaine portéepar l’Université Bordeaux 1, l’InstitutLasers et Plasmas et le CEA/CESTA, surle thème « Applications et conséquencesde l’interaction laser matière ».Contact : Sonia [email protected]/ecaq/EcAq/EcAq2012/Accueil.htm

Salon OPTO23 au 25 octobre Paris Expo Porte de VersaillesUne présence collective du pôle Routedes Lasers réunira sur un stand de 78 m²ALPhANOV, ALS, Amplitude Systèmes, le CEA, Innoptics, ISP System, Leukos,μquans, Pyla, la SEML Route des Laserset la technopole Unitec.Contact : Muriel FAUCON-GÉ[email protected]

Invest in Photonics® 201212 et 13 décembre BordeauxSous la présidence de Giorgio Anania,vice-président de Photonics21, et avec un nouveau programme tourné vers lescapitaux-risqueurs, la 3e édition de cetteconvention d’affaires européenne confir-mera son développement. Cette année,les marchés à fort potentiel − technolo-gies vertes, santé, biens de consomma-tion, Asie − seront mis à l’honneur. L’évé-nement a déjà permis de lever 37 M€ lorsdes deux premières éditions.Contact : Hervé [email protected]

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L’AFOP vient de réaliser son enquête trimestrielle sur la situation économique de la filièreoptique photonique française au 2e trimestre 2012. Cette enquête est anonyme, courte

et rapide à renseigner : elle est réa-

Baromètre économique : résultats du 2e trimestre 2012

Vous êtes une entreprise françaisedu secteur de l’optique photo-

nique ? Vous souhaitez mieux connaîtreles activités de l’AFOP, le syndicat pro-fessionnel de la filière ? Venez rencontrer ses élus et son équipe,le 10 octobre 2012 à 10h30 dans noslocaux Gare de Lyon.Renseignements & inscription par mail :[email protected], ou téléphone : 01 43 46 27 56.

Venez rencontrerl’AFOP !

Bénéficiez des services et conseils individuels dans les domaines d’intervention tels que la fiscalité et la réglemen-tation économique, les affaires juridiques et l’environnement, la technique, ou encore les marchés et l’international.

Participez à des conférences d’information sur des sujets industriels majeurs. Bénéficiez des nombreux documents et outils sur l’extranet www.fim.netChaque semaine l’AFOP diffuse également à ses adhérents une lettre hebdomadaire synthétisant les actualités enoptique photonique.

Les offres de services AFOP : accédez aux services de la FIM

Pour cette édition 2012 du salon traditionnel de la profession désor-

mais réinstallé à Porte de Versailles, le Pavillon AFOP s’agrandit encore etaccueille déjà 10 entreprises sur plusde 140 m².

Positionné sur deux ilots au cœur de l’exposition, il reste actuellement un standde 9 m² à pourvoir. Adhérents ou nonAdhérents, n’hésitez pas à nous contac-ter : [email protected]

L’AFOP et ses adhérents s’exposent à OPTO !

Évolution du cumul annuel des prises de commandes

janvier-juin 2012 / janvier-juin 2011

NOUVEAUX ADHÉRENTSALPhANOV (Talence)www.alphanov.comALPhANOV est le Centre Technologique Optique et Lasers du pôle de compétitivitéRoute des Lasers. Il apporte les moyens technologiques nécessaires au soutien des projetsinnovants de R&D industrielle, porteurs de croissance et d'emploi. Dirigeant : Benoît APPERT-COLLINTél. : 05 40 00 64 [email protected]

LovaLite (Besançon)www.lovalite.comLovaLite est spécialisé dans la conception et la réalisation de produits consommablespour l'optique, la micro optique et les nanotechnologies et propose une large gammede produits et de services.Dirigeant : Brahim DAHMANITél. : 01 81 53 26 [email protected]

SAGEM (Paris)www.sagem-ds.comSAGEM, société de haute technologie du groupe SAFRAN, est un leader mondial desolutions et de services en optronique, avionique, électronique et logiciels critiques,pour les marchés civils et de défense.

INVITATION

lisée chaque première quinzainede trimestre. Les résultats sont disponibles immédiatement auxadhérents puis à l’ensemble de lacommunauté au trimestre suivantsur le site de l’AFOP : www.afop-tique.orgVous êtes un professionnel de l’Op-tique Photonique et souhaitez,vous aussi, participer à notre en -quête ? Contactez-nous par mail à[email protected]

www.elopsys.fr


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L ’électronique imprimée est un sujet porteur de nombreux espoirs indus-

triels. En effet, les réalisations de la filièreélectronique imprimée intéressent diverssecteurs d’activité, de l’emballage intelli-gent et traçable aux capteurs imprimés surdes tissus en passant par l’impression decellules photovoltaïques organiques surdivers substrats performants.AFELIM est née de la volonté des labora-toires, collectivités et industriels d’organi-ser la filière française de l’électronique

imprimée, et a été formalisée par la créa-tion de l’association en juillet 2011.Les applications de l’électronique impri-mée adressent directement les marchés etles technologies que le pôle Elopsys sou-tient : composants pour les télécommuni-cations, photovoltaïque organique (OPV,OLED…). Dans cette optique, le pôle a participé à la fondation de l’AFELIM, etaccompagne trois de ses membres : deuxindustriels (CERADROP et DISASOLAR) etun institut de recherche (XLIM), eux-mêmes

Elopsys partenaire de l’AFELIM, Association Française de l’Électronique Imprimée

activement impliqués dans le fonctionne-ment et les commissions de l’association. Afin de promouvoir l’électronique impri-mée comme vecteur d’innovation et pistetechnologique d’avenir, le pôle participeau montage de projets de recherche col-laboratifs nationaux et européens auxcôtés de ses membres et s’engage à tra-vers des actions de lobbying dans sesréseaux.

http://www.afelim.fr/

S ur l’initiative du département Photo-nique d’XLIM et avec le soutien du

pôle ELOPSYS et de l’AVRUL, une sériede 4 conférences se tiendra en novem-bre 2012 à la Bibliothèque Franco-phone Multimédia (BFM) de Limoges.Chaque jeudi, en soirée, des cher-cheurs du domaine de l’imagerie stel-laire, de la biophotonique, des sourceslasers et des fibres optiques de nouvellegénération interviendront, accompa-gnés de porteurs de projets du secteurindustriel, afin de partager leur passionavec le grand public.

Ce sera également l’occasion pour lesétudiants, notamment ceux de la filièreélectronique/optique de l’Universitéde Limoges (Faculté des Sciences,ENSIL…), d’être en prise directe avecles avancées scientifiques du domaineet leurs applications. À ces conférencesseront associées des démonstrationsd’expériences scientifiques en lien avecla Photonique ainsi que des témoi-gnages de jeunes chercheurs, docto-rants du domaine.

LE MOIS DE LA PHOTONIQUENOUVEAUX MEMBRES

Claire DARRAUD – XLIM [email protected]/

Delphine DEMARS – Elopsys [email protected]

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La société Link Care Services, qui vient d’implanter safiliale limousine à Limoges, développe et commercialiseEDAO, service de vidéo-vigilance à destination des

personnes âgées en perte d’autonomie ou malades d’Alzheimer.Une caméra couplée avec un logiciel d’analyse comportementale et une liaison vidéopermet de détecter les situations à risques, de les qualifier et de prévenir immédia-tement le personnel soignant, les aidants ou les secours selon la situation : la solutioncompte plus de 1000 installations, pour 360 000 heures de vigilance et 4000alarmes qualifiées chaque mois.Grâce à une opération de levée de fonds d’un montant global de 6,3M€, Link CareServices peut poursuivre son développement et confirmer ainsi son positionnementdans la vidéo-vigilance appliquée à la santé et à l’autonomie des personnes fragiles.Link Care Services emploie 30 personnes.

Contact : Chantal [email protected] – http://www.linkcareservices.com

Sylumis est spécialisée dans le développement de systèmesd’éclairage à base de LEDs pour les marchés de l’éclairagearchitectural (monuments, ouvrages d’art, musées, jardins et fon-

taines…) et de l’éclairage technique d’intérieur (véhicules, magasins, aéroports…).La société compte une cinquantaine de personnes réparties sur 4 sites : Lieusaint (77),Oyonnax (01), Mérinchal (23) et le Mexique.Le site de Mérinchal, en Creuse (Limousin), est le site de production dédié à l’activitéd’éclairage architectural.Quelques exemples de réalisations de Sylumis : éclairage de la salle du Sacre duChâteau de Versailles, du Musée des Arts Premiers du Quai Branly, du nouveau trainde banlieue « Francilien » en Île de France…

Contact : Frédéric [email protected] – http://www.sylumis.com/

www.pole-ora.com


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3 NOUVEAUX ADHÉRENTS3D-Oxides (01 - Saint Genis Pouilly) www.3d-oxides.com3D-Oxides a vu le jour en 2009, à l’initiative d’un large groupe de fondateurs pluridisciplinaires désireux d’exploiter lesrésultats scientifiques de 3 projets européens du programme FP6 (Pi-Oxides, Nuoto, 3D-Demo) concernant les potentialitésd’une technologie de dépôt innovante, dont l’équipement est commercialisé par une PME suisse, ABCD Technology. 3D-Oxides vise la miniaturisation et l'intégration de nouvelles fonctionnalités dans des domaines émergeants tels que laphotonique, l'optique intégrée ou l'optronique.

Konatic (69 - Brignais) 06 52 59 51 08Créée en Juin 2012 la société Konatic est spécialisée dans les procédés lasers de décapage automatisé de moules deformes complexes avec reconnaissance de forme par vision et robotique. Elle a pour activité principale la conception, ledéveloppement et la fabrication de machine vision et procédé laser pour le décapage automatique avec reconnaissancede forme et robotique et le contrôle qualité automatique par vision industrielle. Savoir-faire spécifique : synchronisationavec process clients haute cadence et systèmes optiques innovants.

PISEO (69 - Vaulx en Velin) www.piseo.frCréé en novembre 2011 par 30 actionnaires à l’initiative du Cluster Lumière et avec le soutien de la DGCIS, du pôle decompétitivité Minalogic, de la Région Rhône-Alpes et du Grand Lyon, PISEO est une Plateforme d'Innovation et de Servicesde la filière industrielle de l'Eclairage Ouverte qui propose une gamme complète de services dédiés à l'éclairage. PISEOa été constituée afin d'accompagner les entreprises quelque soit leur taille dans leur développement de systèmes d'éclairageà base de LEDs en offrant une concentration unique d'équipements de pointe et d'expertises.

L e 5 juin dernier s’est tenue à Saint-Étienne une journée sur le thème « sécu-

risation opto-numérique ». Cet évènementorganisé par le Pôle ORA qui a rassembléune trentaine d’acteurs a permis de mettreen avant des compétences régionalesfortes dans le domaine de la contrefaçon,de la biométrie, du marquage d’images etd’objets, de l’authentification/identifica-tion, du cryptage optique, de la traçabilitéoptique, de l’holographie et de la sécu -

risation, en s’appuyant sur un cycle de 10conférences, véritable état des lieux desinnovations technologiques. Les résumésdes 10 conférences sont disponibles sur lesite internet du pôle http://www.pole-ora.com/pages/projets/OJourneeI-DENT2012.php

Journée thématique sécurisation opto-numérique

L e pôle ORA a organisé le 3 juillet 2012à Vignieu (38) la troisième édition de

la Journée Régionale de l’Optique-Photo-nique, J-ROP. Cet évènement annuel deréférence du pôle est l’occasion pour lesacteurs économiques régionaux de l’op-tique et de la photonique de se retrouverpour échanger et partager dans un espritconvivial dans le but d’innover et construireensemble.Cette journée a été animée autour deconférences thématiques présentées pardes experts mettant en avant des compé-tences sur lesquelles la région Rhône Alpesse positionne en leader et a permis de met-

tre à l’honneur de belles réussites régio-nales comme les projets SWIFT 400-1000,UPCOLOR, VIRGO et le Labex LANEF.Par ailleurs, la participation de nom-breuses start-ups régionales illustre lacapacité d’innovation de notre territoire enoptique-photonique.L’une d’entre elles s’est vue récompenséedans le cadre du Concours de l’InnovationOptique-Photonique en Rhône-Alpes, quia bénéficié pour cette seconde édition dusoutien des entreprises Thales Angenieux,Ulis et Hager, en recevant le Prix de l’In-novation Optique-Photonique en Rhône-Alpes 2012.

Journée Régionale de l’Optique-Photonique 2012

Il s’agit du projet WAVELENS « Compo-sants optiques à focale variable inno-vants » porté par Sébastien Bolis.Les supports présentés par les intervenantsde cette troisième édition ainsi que la pré-sentation des candidats au concours del’innovation sont téléchargeables gratuite-ment sur le site internet du pôle : http://www.pole-ora.com/pages/pro-jets/OJourneeRegionale2012.php

Pôle ORA – David VITALETel. : 04 77 91 57 44 [email protected]

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Pôle ORA – David VITALETel. : 04 77 91 57 44 [email protected]

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Le pôle ORA sera présent en tantqu’exposant au Salon OPTO 2012

(23-24-25 octobre 2012) au Parc desExpositions de la Porte de Versailles àParis, et aura le plaisir de vous accueillirsur son stand (N°K55) sur lequel serontprésentes, 4 start-up innovantes de larégion Rhône-Alpes :

Exhor, Pleiades Instruments,

Qiova, Resolution Spectra System

Contact : Pôle ORA - Nathalie GIBERTTél. : 04 77 91 57 35 [email protected]

Opto 2012

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D istinguée comme étant une des entre-prises les plus innovantes en Wallo-

nie en septembre 2007 (Prix à l’InnovationTechnologique en Wallonie 2007) et élueen 2008 société la plus innovante de Belgique (catégorie Process Industriel) parRoularta (« Trends », « Industrie, Techniqueet Management »), LASEA propose desmachines de soudure de plastiques, mar-quage et micro-usinage. La soudure laser s’effectue sans contact,sans vibration, et sans additifs. Les con -traintes thermiques sont minimales et trèslocalisées, et les soudures en 3D peuventêtre facilement réalisées. L’absence defumée rend la soudure adaptée aux envi-ronnements « clean room » pour l’industriepharmaceutique et la fabrication de dispo-

sitifs médicaux par exemple. Deplus, la vérification des paramè-tres de soudure pendant le pro-cess, tels que la température defusion, permet de s’affranchir decontrôles qualité. Le marquage laser quant à luirépond aux besoins de traçabilitéde nombreux secteurs d’activité.La traçabilité des instruments médicaux oudes seringues pharmaceutiques sont deuxexemples d’applications, mais LASEA pos-sède des lignes de production dans dessecteurs variés tels que l’automobile oul’horlogerie.Enfin l’utilisation de lasers femtosecondedepuis 2004 pour le marquage du verrea amené LASEA à développer une exper-

LASEA s’installe en Aquitaine

tise en micro-usinage femtoseconde, pourdes applications telles que l’usinage deprécision dans l’horlogerie ou la découped’implants chirurgicaux. La société comptedéjà plusieurs machines installées dansl’industrie.

Nouvelle source UV-LED LC-L1V3

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LASEA est une entreprise issue du Centre Spatial de Liège, spécialiséedans la fabrication et l’utilisation de systèmes lasers à des fins industrielles.L’ouverture de sa filiale française à Pessac, dans la banlieue de Bordeaux,fait suite au développement des applications de micro-usinage.

Machine de micro-usinage femtoseconde.

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Pendant 2 ans, les PME franciliennes dudomaine de l’optique photonique ont

pu bénéficier d’un programme articulé en• 3 axes :• StratégieDesign produits• OpportunitésLes actions sont évidemment menées ensynergie avec la dynamique technologiqueet industrielle régionale ainsi qu’avec l’en-semble des opérateurs de soutien au déve-loppement de PME.

Consolider et développer les partenariats stratégiques entreles membres de la grappe

De nombreuses études sociologiques sou-lignent le sentiment de solitude que peutéprouver le dirigeant de PME face à sesdécisions, notamment stratégiques. Le rap-prochement des dirigeants contribue àcréer un climat favorable à des fusions, desreprises ou des consolidations d’entre-prises, mais aussi à des échanges debonnes pratiques et à des mutualisations(distribution export, partenariats technolo-giques, réponses collectives à des appelsd’offres internationaux).Afin de promouvoir les partenariats entremembres de la grappe, Opticsvalley a misen place différentes actions allant de lacréation d’un club informel de dirigeants àl’expérimentation d’outils de type WEB 2.0.

Accélérer l’adéquation des produits aux conditions d’usage

Il s’agit de monter un dispositif pour queles adhérents, y compris les TPE qui recher-chent leur produit de croissance, puissentconcevoir et tester leurs prototypes selonles attentes et spécifications du marchévisé. Nombre de PME investissent dansune démarche d’innovation dans la phasepurement technologique. Elles sont en celaaidées par les dispositifs de R&D locaux,nationaux et européens. Mais sur la basede pratiques observées à l’étranger maiségalement de celles de plus grandes entre-prises, l’étape de prototypage doit égale-ment être traitée sous l’angle de l’innova-tion. Moins sur la technologie cœur del’instrument mais sur le design du produitet son industrialisation. En effet, à ce stadedu développement-produit, les attentesdes clients et les pratiques des concurrentsdoivent être parfaitement prises en compteen termes de packaging, d’ergonomie,d’interface-homme-machine, d’esthétiquevoire des fonctions annexes à la technolo-gie cœur. Afin de répondre à ces enjeux et freins audéveloppement des PME sur le test et ledesign de prototype d’instrumentation, lagrappe s’est donné comme objectifs d’ac-compagner les PME dans le processusd’innovation produit.

Opticsvalley lauréat du premier appel à projet« Grappe d’entreprises »

RÉSEAU D’ENTREPRISES

La grappe d’entreprises Opticsvalley, portée vers le domaine de l’instrumentation optique, a été lancée en octobre 2010.Une grappe d’entreprises est un réseau d’entreprises constitué majoritairement de PME et de TPE, fortement ancrées localement, souvent sur une même filière, mobilisé autour d’une stratégie commune et la mise en place de services et actionsconcrets et mutualisés. Ce soutien se fait dans une logique de complémentarité et de coopération avec la politique des pôlesde compétitivité.

Zoom sur le club des dirigeants

Des rencontres sont organisées autour de retours d’expérience : les sujets sont traités dans lecadre d’une réunion de travail ; puis les échanges se poursuivent de façon plus informelle aucours d’un repas. Les sujets abordés sont axés sur la stratégie :• la gestion du passage de la start-up à la PME (mise en place de procédures internes, inter-

nalisation de certaines fonctions) ;• l’intérêt de la mise en place d’un VIE aux débuts des phases d’internationalisation ;• l’accès aux marchés publics.

Zoom sur l’accompagnement « design »

Parmi les autres éléments de réussite du pro-jet Grappe, figure la thématique « designproduit ». Il y a bien sûr déjà des exemples à cetteprise en compte du design dans la filièreoptique photonique comme la sociétéQuantel qui a obtenu en 2007 un prix del’Institut Français du Design pour un nouvelinstrument laser pour la dermatologie. L’Ile-de-France est particulièrement active dansce domaine avec la présence de nombreuxorganismes de formation et d’entreprises dedesign. Cette discipline est d’ailleurs pro-mue et animée depuis 2008 par le Lieu DuDesign.Avec l’appui de partenaires tels que le Lieudu Design, une première phase a consistéen une forte action de sensibilisation, parl’intermédiaire de 3 ateliers et de 2 études,ainsi que par des échanges réguliers avecles dirigeants de PME et leurs responsablestechniques pour identifier les points de blo-cage et répondre aux interrogations. Lesétudes menées ont permis de présenter lecontexte du design produit en France ainsique la démarche d’un designer et l’intégra-tion de celle-ci dans un projet de R&D.(études disponibles sur le site Opticsvalley).Le dialogue mis en place sur cette théma-tique a permis d’observer que la sensibili-sation au design, pour les PME du domainede l’instrumentation optique, découle gé -néralement de deux types d’actions diffé-rents et souvent non concertées, initiées pardes services différents : (re)structuration desoutils de communication et d’image demarque initiée par le service marketing ; ouproblèmes détectés par le service tech-nique et mettant en lumière des inadéqua-tions avec les conditions d’usage. Concernant l’image de marque de l’entre-prise, un accompagnement spécifique a été développé dans le cadre de ce pro-gramme. Accompagnée par un spécialistede la stratégie de marque, la PME peut fairele point sur la réalité de sa stratégie designavant de pointer des axes d’amélioration.

www.opticsvalley.org


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Techniques présentées :• Surface Plasmon Resonance imaging• Fluorescence• Ellipsométrie spectroscopique• Spectroscopie Raman• Granulométrie

Conférenciers invités :• Thierry Livache, CEA Grenoble• Frédéric Mallart, Biomérieux• Yves Mély, Faculté de Pharmacie

de Strasbourg• Véronique Aguie, INRA Reims• Christelle Mégier, HORIBA Scientific

Participation gratuite sur inscription :www.hjy-bioday.com

HORIBA SCIENTIFIC ORGANISE UN SÉMINAIRE TECHNOLOGIQUE DÉDIÉ AUX SCIENCES DE LA VIE • 18 octobre 2012, Montrouge (92)

Générer des opportunitésIl s’agit d’une part de faciliter les ventes etle montage de collaborations R&D avecles centres de recherche et les donneursd’ordres franciliens, et d’autre part de sou-tenir le développement d’affaires.La grappe a la volonté d’apporter un soutien opérationnel au développementd’affaires. Cet engagement se traduit pardes objectifs explicites comme la meilleureconnaissance de l’environnement concur-rentiel, l’accroissement des ventes auprèsd’intégrateurs, de donneurs d’ordres, d’or-ganismes de recherche mais aussi l’ac-croissement des collaborations avec desorganismes de recherche franciliens no -tamment au travers des pôles de compéti-tivité.

Retour d’expérience de la première grappe d’entreprisesen optique photonique

Avec cet appel à projet Grappes d’entre-prises, Opticsvalley est porteur d’une nou-velle ambition. Sur un secteur très porteurpour le développement de PME indus-trielles, pour la croissance des TPE et desPME, Opticsvalley décline un programmede travail sur 2 ans mobilisant des finan-

cements des entreprises et des collectivitésterritoriales et pour lequel le soutien de laDATAR aura un fort effet levier.

À l’issue de ces deux années de travail, les PME franciliennes de l’instrumentationdoivent tirer profit du soutien apporté parla grappe. La mesure d’indicateurs précispermettra de s’en assurer. Mais l’impact dece programme va au-delà du seul territoirefrancilien, au-delà de la seule grappe

Opticsvalley. Les partenariats mis en œu -vre, l’ouverture aux acteurs connexes ausecteur de l’instrumentation produiront uneffet d’entraînement sur un nombre plusimportant de PME et de structures d’accom-pagnement. De plus, l’implication d’Optics-valley dans le Comité National de l’Opti -que Photonique (CNOP), permettra auplus grand nombre de grappes, clusters oupôles de bénéficier du retour d’expérienced’Opticsvalley.

Zoom sur les Vitrines de l’Innovation avec le Pacte PME

Opticsvalley a mis en place des partenariats permettant de travailler sur des conventions d’affaires telles que Techinnov (portée par la Chambre de Commerce et d’Industrie de l’Essonne),ou encore les Vitrines de l’Innovation avec le Pacte PME. Si Opticsvalley a déjà proposé et co-organisé avec le Pacte PME ou les CCI des conventions d’affaires il s'agit cette fois de promouvoirla participation des adhérents à la grappe aux conventions d’affaires pertinentes organiséessur le territoire francilien. Opticsvalley a donc agi pour arriver au montage de conventions d’affaires aux sujets attractifs pour la grappe tout en assurant la sélection d'entreprises les pluspertinentes.

Au final, des sujets comme « Imagerie Infra-Rouge et Imagerie TeraHertz » ou bien encore « Eclairage et technologies associées » ont obtenu de beaux succès en rassemblant plusieursdizaines de PME et tout aussi important une quinzaine de donneurs d’ordres signataires du pactePME.

Citons parmi les PME les sociétés Accuwatt, Brightloop, Egide SA, HGH Systèmes InfrarougesNOESIS, SEDI Fibres Optiques, VIDATIS ; et parmi les grands comptes présents ADP, Alstom,DCNS, DGA, EDF, Eurocopter, INEO, MBDA, ou encore Schneider Electric.

L a société, spécialisée dans l’instrumenta-tion scientifique, propose un séminaire

dédié aux dernières applications dans lessciences de la vie (recherche fondamen-tale, recherche médicale, recherche phar-maceutique, biotechnologies), plus parti-culièrement dans des domaines tels que lesinteractions moléculaires, la protéomique,l’immunologie, la biologie cellulaire, la

microbiologie, ou encore les biopoly-mères. Une série de présentations d’utilisa-teurs sera suivie de discussions et dedémonstrations autour des appareils pro-posés par Horiba.

Thèmes abordés :• Analyse sans marquage d’intérac-

tionsmoléculaires• Phénotypage rapide de bactéries/

cellules• Caractérisation par FRET (temps de

vie) de médicaments, protéines,ADN…

• Caractérisation de membranes/inter-faces

• Analyse de taille et de charges denanoparticules


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L aser Components a, à nouveau, étenduses infrastructures de fabrication de

lentilles optiques sur son site d’Olching.L’entreprise a investi dans une scie spé-ciale qui permet de produire, à partir dematières premières en barres de diamè-tres compris entre 12,7 et 60 mm, dessubstrats bruts de toutes épaisseurs. Unemachine à levier dédiée au brunissagedes faces de coupe a également été ins-tallée. Laser Components qui produit en outre desrevêtements diélectriques, entend ainsi

répondre aux demandes de fabrication depetites séries, avec des épaisseurs et dia-mètres spécifiques.

Laser Components accroît sa production de lentilles optiques

«Le secteur de la photonique enre -gistre une croissance fulgurante.

En 2012, le chiffre d’affaires national et lechiffre d’affaires à l’exportation augmen-teront pour la troisième année consécu-tive », selon Tobias Weiler, directeur del’as sociation nationale professionnelleSpectaris à l’occasion de l’ouverture dusalon Optatec à Francfort, le 22 mai. En2011, le millier d’entreprises qui composentl’industrie optique allemande ont vu leurchiffre d’affaires progresser de 16 % pouratteindre 25,7 milliards d’euros. Pour l’an-née en cours, d’après une enquête réaliséeauprès de ses membres, Spectaris prévoitune hausse supplémentaire de 10 %, pas-sant ainsi à 28,2 milliards d’euros.En 2011, le volume des ventes domes-tiques a augmenté de 13,9 % pour attein-dre près de 8 milliards d’euros, tandis quele chiffre d’affaires à l’exportation enregis-trait même une hausse de 16,8 % s’élevantainsi quasiment à 18 milliards d’euros etengendrant une quote-part d’exportationsde 69 %. Véritable technologie clé dans de nom-breux champs d’application tels que latechnique médicale, l’industrie automobileou encore la construction de machines, laphotonique est l’une des branches les plusfructueuses et prometteuses de l’économieallemande. Avec 10 %, sa part de R&D estlargement supérieure à la moyenne. « Pour

que cette évolution favorable se poursuive,il faut éviter à tout prix de lui barrer la routepar des obstacles d’ordre réglementaire »,explique T. Weiler. En plus de la DirectiveMachines et de l’ordonnance REACH, ilvise également les directives WEEE (WasteElectrical and Electronic Equipment) etRoHS. La directive relative à la limitation de l’uti-lisation de certaines substances dange-reuses dans les équipements électriques etélectroniques (RoHS) interdit l’utilisationentre autres du plomb et du cadmium dansles équipements électriques et électro-niques. La limitation s’applique égalementaux verres optiques présents dans cesappareils. Le plomb et le cadmium leurconfèrent pourtant des propriétés particu-lières sans lesquelles de nombreuses appli-cations comme la microscopie à fluores-cence ne seraient pas possibles. « Une telleinterdiction entraverait la capacité d’inno-vation et la compétitivité des entreprises, etde leurs marchés applicatifs respectifs »,redoute Tobias Weiler. Jusqu’en 2016, le« plomb et le cadmium dans le verreoptique et le verre filtrant » font l’objet d’uneexception dans la réglementation, enfaveur de laquelle Spectaris s’est active-ment engagée. L’objectif de l’associationconsiste à présent à agir pour le maintiendans le futur de cette exception, pour leverre optique en général.

L’industrie photonique Allemande en forte croissance

E N P A R T E N A R I A T A V E C

Àl’occasion du salon Semicon West àSan Francisco, Californie, Jenoptik

présente du 10 au 12 juillet un procédéde fabrication flexible avancé d’homo-généisateurs DUV micro-optiques àbase de fluorure de calcium (CaF2) pourdes longueurs d’ondes comprises entre193 et 266 nm, comme par exemple les gammes de microlentilles ou les élé-ments optiques diffractifs (DOE). Ces dispositifs sont entre autres utilisésdans les systèmes d’inspection dewafers, de masques et d’écrans plats,ainsi que dans les appareils de lithogra-phie dans le cadre de la production destructures semi-conductrices microsco-piques. Les homogénéisateurs permet-tent de répartir d’une manière définie la lumière dans le flux lumineux des systèmes d’éclairage. Ils doivent en per-manence assurer la transmission opti-male d’un rayonnement laser sur ondescourtes. Par rapport à d’autres maté-riaux optiques, le CaF2 présente un seuilde destruction plus élevé et une meil-leure stabilité à long terme.Jenoptik a investi dans un environnementde production moderne et dans du per-sonnel spécialisé. Un procédé de micro-structuration de pointe allié à une tech-nologie à l’argile grise et à un processusde gravure basé sur un wafer permet deréaliser sur mesure des structures réfrac-tives, diffractives et hybrides avec desformes et des courbures asymétriques.Ce choix libre de géométries donne lieuà des modèles très variés de répartitiondes rayons, qui favorisent l’optimisationdes propriétés des systèmes dans lafabrication de semi-conducteurs.

Des composantsmicro-optiquessur mesure àbase de CaF2

Homogénéisateur réfractif à base de fluorurede calcium.


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C réée en 2007, Exosun est spécialisédans la réalisation de centrales

solaires : la société a récemment achevé laconstruction d’une centrale photovoltaïqueéquipée de trackers pour le compte de LaCompagnie du Vent, filiale de GDF Suez.La centrale de Porette de Nérone enHaute-Corse sera raccordée au réseau etdevrait générer une quantité d’électricitééquivalente aux besoins de 1 980 foyersdans la région (environ 6 235 MWh/an).Elle est équipée de 39 lignes de trackersallant jusqu’à 124 kWc de puissance ins-tallée par ligne. La technologie Exotrack 1axe HZ d’Exosun, oriente les panneauxphotovoltaïques face au soleil du matin ausoir, augmentant la production électriquede la centrale de 15 %. Exosun sera respon-sable de l’exploitation et de la maintenancede la centrale pour une durée de 2 ans.

Par ailleurs, Exosun vient de réaliser unelevée de fonds d’un montant de 12 millionsd’euros : Omnes Capital (anciennementCrédit Agricole Private Equity), présent aucapital depuis 2009, participe à ce tourde table aux côtés de nouveaux parte-naires : l’Ademe, Grand Sud-Ouest Capi-tal et Aquitaine Expansion, filiales du Cré-dit Agricole. L’opération doit répondreaux besoins de croissance de l’entreprise,à l’international notamment.

Exosun réalise une centrale photovoltaïquepour GDF Suez

U lis, fabricant de détecteurs infra-rouge pour des applications en ther-

mographie, sécurité, transport et défense,annonce, à l’occasion de son 10e anniver-saire, un investissement de 20 millionsd’euros dans une nouvelle ligne de pro-duction de capteurs infrarouge. La sociétécompte ainsi percer sur des segments demarchés émergeants − capteurs à faible

résolution pour l’efficacité énergétique desystèmes de climatisation ou la détectionde personnes, automobile. Ces capteursinfrarouge utiliseront de nouvelles techno-logies de conditionnement, comme l’en-capsulation sur tranches (WLP, wafer levelpackaging), ou encore le packaging àl’échelle du pixel (PLP, pixel level packa-ging), qui permettent un packaging collec-

Ulis fête ses 10 ans et investit dans l’infrarougetif des circuits intégrés au niveau du wafer,et donc l’encapsulation des puces infra-rouge avant leur découpe sur tranches desilicium. La nouvelle installation va égale-ment permettre à Ulis de faire passer laproduction de ces détecteurs infrarougesur des tranches de silicium CMOS, de150 mm à 200 mm, en les dotant au besoinde fonctions telles que l’ajout de mémoire.

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Laser2000 consolide son offre d’ins-truments de mesure colorimétrique viauncontrat de distribution avec Premosys.La société propose deux gammes de pro-duits, pour la caractérisation de sourceschromatiques (LED, halogènes, fluo…),et pour la mesure de couleur (CIELab,RVB, xy…).

Distrame, distributeur d’instrumentsde mesures électroniques, infrarougenotamment, crée une division thermo-graphie. La société, qui propose des for-mations autour de la pratique de la ther-mographie appliquée à l’industrie,distribue des appareils conçus par desmanufacturiers tels que Infratec, Fluke,Nec et Opgal, et destinés à la mainte-nance industrielle ainsi qu’au contrôlede process, à la surveillance et à lasécurité.

EN BREF

S O C I É T É S

CARNETMathias Bach rejoint Imagine Optic

Depuis le 1er juillet, MathiasBach vient renforcer l’équi ped’Imagine Optic en tant qu’in-génieur commercial. Il prenden charge le développement

des affaires sur la zone France-Europe enmétrologie de front d’onde et en optiqueadaptative pour la microscopie et leslasers de puissance. Mathias Bach aobtenu son PhD au Karlsruhe Institute ofTechnology (KIT) où il a développé descapteurs et des instruments pour l’ana-lyse des polymères.

Philippe Bregi, nouveau président du CNOP

Créé en 2003, le CNOP(Comité National d’Opti -que et de Photonique) ras-semble aujourd’hui lesacteurs de l’optique-pho-tonique française : trois

acteurs nationaux, l’AFOP, le réseauLaser et Procédés et la SFO, ainsi quel’ensemble des pôles régionaux.Le jeudi 12 juillet 2012, le Conseil d’Ad-ministration du CNOP a élu son nouveauprésident : Philippe Brégi, par ailleurs Pré-sident d’Opticsvalley et Pdg d’Egide.

Retour sur Terred’un modulateurPhotline

U n modulateur d’intensité MXPE dePhotline Technologies est revenu

sur Terre après 18 mois passés dans l’es-pace à bord de la station spatiale inter-nationale. Le composant a été en voyédans l’espace dans le cadre de la Mis-sion MISSE7 de la NASA à bord de lanavette spatiale Atlantis le 16 novembre2009 ; il est revenu avec la navetteEndeavor. Cette mission était destinée àévaluer des composants d’émission et deréception pour LIDARs.

L ’américain Electro Scientific Industries, spécialisé dans les machines laser pour la micro-fabrication, a racheté Eolite Systems,basé à Pessac et spécialisé dans le développement et la fabrication de lasers à fibres à impulsions brèves.

Les principaux savoir-faire d’Eolite concernent les lasers à fibre de haute puissance pour le traitement des matériaux. Ces compétencessont apparues complémentaires de celles précédemment acquises par ESI lors de l’achat de PyroPhotonics Laser, société basée àMontréal, dans le domaine des lasers à fibre à impulsion variable. Ces deux entités seront intégrées à la nouvelle division laserd’ESI.

Electro Scientific Industries rachète Eolite Systems

AMS Technologies représente désor-mais en France la société Lumics GmbH,spécialisée dans la conception et la fabri-cation de diodes laser et systèmes laserfibrés à semi-conducteurs, complétantainsi son offre de lasers fibrés mono-modes et multimodes pour le pompageoptique, le médical et la défense.

Symetrie, spécialisée dans les sys-tèmes de positionnement et de simulationde mouvement, construit un nouveau bâti-ment de 400 m² et 9 mètres de hauteur,dédié au montage et à la qualification detrès grands hexapodes qui serviront àsimuler la houle, pour former des équi-pages dans le domaine maritime ou tes-ter la résistance de cuves aux effortshydrodynamiques. Une salle blanchesera aussi installée, pour faciliter l’inté-gration d’hexapodes « propres » et com-patibles vide.

Vision Components, fabricant alle-mand de caméras programmables, aconfié la distribution de ses produits enFrance à Elvitec, active dans le conseil etla distribution d’équipements d’imagerieet de vision industrielle. Vision Compo-nents développe depuis 25 ans des « smart camera ».

Basée dans les Pyrénées Atlantiques,Siloa Technologies vient de se lancer surle marché des applications laser, princi-palement sur des activités de sous-trai-tance en micro usinage. La société pro-pose également un accompagnementdans les phases de développement et

d’évaluation technologique, jusqu’à ladéfinition et la mise en œuvre de la solu-tion industrielle.

Le siège de Vidatis, spécialisée dansle développement de logiciels scienti-fiques et techniques, est désormais ins-tallé à Palaiseau (91). Dans le mêmetemps, la société se dote d’un laboratoireintégrant un convoyeur, permettant deréaliser des tests de contrôle d’aspect etdimensionnel par caméra numérique surdes objets en mouvement sur un banc.

Thales Angénieux était présent, pourla première fois cette année, en tant quesponsor officiel des 26e Journées Roman-tiques du Festival du Film de Cabourg. Lasociété a remis la dotation Angénieuxaux lauréats des prix du long-métrage etdu meilleur court-métrage ; ceux-ci se sontvus offrir, la possibilité d’utiliser deszooms Angénieux sur leurs prochainstournages.

Après avoir annoncé un projet d’ex-tension du réseau d’accès haut débit deChina Telecom en mai 2012, Alcatel-Lucent s’apprête maintenant à en accroî-tre la capacité et les services. Le projets’appuiera sur le portefeuille de routeursde services IP/MPLS 7750 SR (ServiceRouter) d’Alcatel-Lucent, dont les 7750SR-12 et 7750 SR-7, ainsi que sur sa pas-serelle réseau haut débit.

i2S Vision complète sa gamme desolutions de vision industrielle et d’image-rie scientifique, via un partenariat avec la société IDT, pour la distribution enFrance de caméras rapides dédiées àl’enregistrement vidéo haute vitesse pourl’industrie, la recherche et le cinéma.

Alliance Vision a conclu un partena-riat avec la société OPT Machine Vision,pour la revente de l’ensemble de seséclairages LED.

Optophase est désormais distributeurde Lumencor, qui fabrique une gammede sources lumineuses pour la microsco-pie de fluorescence.

Trium Power distribue en France lesalimentations de Didtpower, qui peuventêtre mises en œuvre dans des applica-tions photoniques. La gamme compte 10modèles se montant sur rail DIN.

HGH crée une « sales business unit »consacrée à sa gamme de produits testet métrologie, incluant les corps noirs, lesbancs de test pour la caractérisation desIRFPAs et des caméras IR, les bancs detest pour la maintenance des instrumentselectro-optiques et radiométriques.

EN BREF


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C O N C O U R S

LES LAURÉATS EN ÉMERGENCE

Un concours qui soutient l’innovationCréé en 1999, le Concours national d’aideà la création d’entreprises de technologiesinnovantes reçoit chaque année près de1000 candidatures et récompense, selonles années, entre 60 et 150 projets. Les lau-réats en « émergence » reçoivent une sub-vention de quelques dizaines de milliersd’euros, leur permettant de valider leur pro-jet. Les lauréats en « création développe-ment » reçoivent une subvention moyennede plus de 200 000 € et peuvent ainsifinancer 60 % de leurs premières dépensesd’innovation. À ce jour, près de 1400 entre-prises ont été ainsi soutenues lors de leurcréation avec un taux de succès importantpuisque, à 5 ans, près de 95 % des sociétéssont toujours en activité.

Les lauréats en « création développement »

La part de l’optique photonique est plusimportante dans cette catégorie de lau-réats, puisque 8 projets de création concer-nent les technologies mettant en œuvre lalumière, soit près de 14 % des projets sélec-tionnés.

Parmi ceux-ci, une mention toute particu-lière à Marc Bouvrot-Parratte, de la sociétéCrystal Device Technology, qui développeet commercialise des micro-composantspour l’optique et la micro-électronique et aparticipé l’an dernier à la Vitrine de l’inno-vation organisée par Photoniques sur lesalon Opto.

Les lauréats en « émergence »Parmi les 108 lauréats distingués par lesjurys régionaux, 12 concernent plus ou

moins directement la photonique et sesapplications.

Lauréat, et après ?Conscient que le succès d’une créationd’entreprise dépend en partie de l’accom-pagnement et de la formation du créateur,le ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche a mis en place ou sou-tient un certain nombre de dispositifs.Parmi ceux-là, on peut noter le Forum « 1ers contacts » organisé le jour même dela remise des prix, les deux semaines deformation proposées par l’EMLyon pourles projets à vocation internationale et « Challenge+ », un programme de 26 joursrépartis sur une année, organisé au sein ducentre d’Entrepreneuriat et d’innovationd’HEC.

Création d’entreprises innovantes : le 14e palmarès

Gautier Papon Implémentation d'objets luminescents à de multiples échelles (du nm au cm) dans des matériaux transparents innovants.

Fabien Guillemot La Fabric : procédé de bio impression laser permettant de reproduire des tissus biologiques complexes.

Benoît Habermeyer Développement de molécules absorbant dans le proche infrarouge pour la conversion de l'énergie lumineuse.

Khalil Jradi Fabrication d'un détecteur de lumière méga-pixélisé ultra-sensible (1 photon) et ultra-rapide (1ns).

Razvan Garban Traitement de milieux contaminés (air et eau) par des techniques photo-catalytiques avancées.

Vanessa Hebert Traitement et analyse d'images scientifiques 2D/3D.

Thierry Antonini Spécialiste des capteurs et équipements d'imagerie terahertz.

Yoël Rabinovitch Les céramiques transparentes pour le marché du luxe.

Alain Thorel Production et développement de nano-diamants fluorescents pour le marquage d'objets, le photovoltaïque et la bio-imagerie.

Michaël Atlan HoloVibes : imagerie laser Doppler par holographie.

Maxime Oudin Revêtements bio-spécifiques pour lentilles intraoculaires.

Gérard Dirk Smits Nouveau système interactif de projecteur 3D pour téléphones mobiles.

Les lauréats en création-développement

Marc Bouvrot-Parratte, ici lors de sa participation à laVitrine de l’innovation du salon Opto 2011, est lauréat2012 en « création développement ».Les autres lauréats sont Sébastien Bolis dont la société,Wavelens, développe des dispositifs à focale variable des-tinés à augmenter les performances des caméras miniatures; Florian Chatellier pour son outil d’aide au diagnostic ducancer du sein à base de fibre optique ; Sébastien Dine etsa start-up Solayl, qui a mis au point un nouveau procédéde fabrication de panneaux photovoltaïques souples ; Emmanuel Laubriat qui a créé Be-AMest afinde commercialiser des machines laser de construction additive ; Eric Pite dont le projet BackinFocusvise à améliorer l’interface homme-machine par la correction à la source des défauts visuels de l’uti-lisateur ; Hugues Tariel et le procédé Diafir, système de diagnostic médical in vivo et in situ par spec-troscopie infrarouge déportée ; Suat Topsu et la société Oledcom, positionnée sur le secteur du marchédes circuits intégrés et des logiciels embarqués pour les communications optiques sans fil.

Le 5 juillet a eu lieu la remise des prix du 14e concours national d’aide à la créationd’entreprises de technologies innovantes. Cette année, 919 candidats ont présentéun dossier et 167 ont été lauréats, 59 en catégorie « création-développement » et108 en catégorie « émergence ». Comme chaque année, de nombreux projets im-pliquent les technologies photoniques, et plus particulièrement leurs applications.


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C O N G R È S

Le salon OPTO aura lieu au parc des expositions de la Porte de Versailles du 23 au 25 octobre 2012 enconcomitance avec Mesurexpovision, le Carrefour de l’électronique et RF&Hyper wireless. Cette année, unpavillon accueillera les entreprises québécoises et, comme les années précédentes, Photoniques organiserala Vitrine de l’innovation et Opticsvalley proposera son stand « emploi ». Parallèlement, un programme deconférences est proposé aux visiteurs et aux exposants.

Un pavillon québécois

Dans le cadre de l’opération « Québec àl’honneur ! » proposée par GL Events etPhotoniques, les entreprises québécoisesseront rassemblées au sein d’un pavillonsitué près de l’entrée du salon. Les inscrip-tions sont encore en cours à l’heure oùnous bouclons ce numéro, mais trois socié-tés ont d’ores et déjà prévu d’être pré-sentes : Gentec EO, Coractive et Opsens.À cette occasion, un dossier « spécial Québec » sera publié dans le numéro dePhotoniques remis aux visiteurs du salon.Il permettra, nous l’espérons, d’amplifier

les partenariats entre les entreprises fran-çaises et québécoises.

La Vitrine de l’innovation

Comme chaque année, Photoniques pré-sentera sur le stand « Vitrine de l’innova-tion » une sélection de produits françaisinnovants en optique photonique. Un voteassociant le comité de rédaction de larevue et les exposants et visiteurs du salon,permettra de décerner les Photons d’or,d’argent et de bronze aux trois produitsreconnus comme les plus innovants. Les

deux premiers produits à se présenter cetteannée sont le compteur de photonsuniques d’Aurea Technology et le dernierdétecteur infrarouge d’Ulis (voir encadré) :la liste complète est disponible sur le sitewww.photoniques.com.

Plusieurs congrès et workshops en parallèle

Cette année, plusieurs congrès et works-hops sont organisés parallèlement auxsalons : le Club optique organise le 1er

congrès francophone des applications des

Un programme alléchant !SALON OPTO 2012

Les premiers produits sélectionnésdans la Vitrine de l’innovationModule de comptage de photonsuniques – Aurea Technology

Mis sur le marché en 2012, le module decomptage de photons uniques SPD_ATest le premier module au monde « tout-en-un » de TCSPC (time-correlated singlephoton counting) intégrant dans le mêmeboîtier jusqu'à deux têtes de détectionsextrêmement sensibles dans le procheinfrarouge (900 nm à 1,7 μm) et une fonc-tion de corrélation temporelle d'une réso-lution de 50 picosecondes rms. Il permetd'analyser par fluorescence ou photolu-minescence la durée du temps de vie dematériaux, molécules, cellules…

Imageur infrarouge 384 × 288 pixelsULIS complète sa gamme de bolomètresau pas de 17 μm avec le PICO384P,

détecteur 384 × 288 pixels, capabled'opérer jusqu'à 400 kHz et destiné auxapplications grand public. Il s’agit d’uncapteur infrarouge non-refroidi, disposantd'une sensibilité thermique NETD (noise-equivalent temperature difference) del'ordre de 40 mK, et d'une constante detemps thermique en dessous de 10 ms. Les applications possibles englobent lasurveillance longue distance, les viseurspour armes thermiques, la reconnais-sance de situation pour les véhicules

au sol, les jumellesportables et lescapacités infra-rouge des drones.

Les premières entreprises partici-pant à l’opération Québec à l’hon-neur !

CorActive fabrique desfibres optiques spéciali-

sées pour différentes applications dansles industries suivantes : télécommunica-tion, détection à distance, défense straté-

gique et sécurité, médicale et usinageindustriel. www.coractive.com

Spécialisée depuis40 ans dans le domaine des mesureslaser, la société Gentec Électro-Optique(Gentec-EO) fabrique des puissance-mètres et des énergie-mètres laser, des pro-fileurs de faisceaux laser, des détecteursTHz, des détecteurs de position, desdétecteurs optiques, des instruments d'op-tique diffractive et des calorimètres à largeouverture. www.gentec-eo.com

Opsens développeet fabrique des cap-

teurs à fibres optiques basés sur les tech-nologies WLPI (white-light polarizationinterferometry) et SCBG (semiconductorband gap). Ces solutions permettent d’offrir à l’industrie des systèmes de hauteprécision, haute stabilité et haute résolu-tion capables de mesurer la pression, la température, les déplacements, lescontraintes, la charge… et ce pour l’indus-trie pétrolière, le domaine médical, lessciences de la vie… www.coractive.com

À DÉCOUVRIR EN AVANT-PREMIÈRE


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TESTEUR DE

COMPOSANTS

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Tél. : +33 (0)2 96 48 37 [email protected]

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Caractérisation deComposants Passifs

• Plage : 1260 - 1650 nm

• Précision : 5 pm

• Résolution : 1 pm

• Temps : 1 seconde

• Nombre de lasers : 4

• Nombre de détecteurs : 4

fibres optiques ; les clubs de la SFO CMOIet Fluvisu tiennent trois jours de conférencesrespectivement sur l’holographie numé-rique, la télémétrie laser et la thermogra-phie infrarouge ; l’association européenneEPIC rassemble les industriels de la bio -photonique ; Opticsvalley ouvre le débat : « Faut-il être scientifique pour vendre deshautes technologies ? » ; enfin, la SFPaborde, au cours des trois journées, lesthèmes « nanosciences pour l’énergie », « climat et environnement » et « contrôle nondestructif et caractérisation de défauts ».

« Enova » : une nouvelle marquefédératrice

Cette année, GL Events a organisé pour la première fois en Tunisie un salon ras -semblant les nomenclatures d’Opto, deMesurexpoVision, du Carrefour de l’élec-tronique et de RF&Hyper Wireless. AppeléEnova Tunisie, ce salon a rassemblé prèsde 60 exposants et a répondu à l’attentedes industriels. Une seconde édition estd’ores et déjà programmée en juin 2013et la marque Enova pourrait être étendueaux salons français.

LE PROGRAMME DES CONFÉRENCES D’OCTOBRE

C O N G R È S

Mardi 23 FFTH, fibres et immobilier

• Problématique et évolutions du FTTH en Europe et monde• Aspects économiques, juridiques…• Retours d’expériences d’utilisateurs et d’installateurs• Projets ORIGIN et RLDO• Les technologies au service du déploiement des réseaux

Mercredi 24 Capteurs à fibres optiques

• Fonctionnalités et applications des capteurs à fibres optiques :• contrôle des structures, milieux hostiles, technologies LIDAR, médical…• Équipement d’excellence REFIMEVE+• Fibres à maintien de polarisation et à réseaux de Bragg

Jeudi 25 Réseaux informatiques et télécoms optiques

• Les centres de données• Les cordons optiques actifs• Derniers développements dans les fibres optiques• La connectique• Les lasers pour les très hauts débits• Les équipements optoélectroniques actifs

Congrès des applications des fibres optiques

Mardi 23 Panorama et évolution

des applications de l’holographie numérique

• Présentation de l’holographie numérique• Application à l’étude des écoulements diphasiques• Applications biomédicales et environnementales• Holographie couleur, holographie infrarouge• Application à un codeur numérique• État de l’art du 3D display

Mercredi 24 Télémétrie laser

• Transducteur optique de mouvement intégré sur silice• Métrologie interférométrique• Applications aux explorations spatiales• Mesure de la qualité d’aspect des surfaces• Vibromètre laser embarqué• Capteur laser pour la géophysique

Jeudi 25Thermographie infrarouge

• Comparaison de la thermographie UV et IR• Thermographie hyperspectrale• Imagerie IR et caractérisation thermique en microfluidique• Application à l’étude des mécanismes de capture du CO2,

à la mécanique et aux bâtiments• Historique de la thermographie

Congrès CMOI et Fluvisu

Mardi 23 Conférence SFP : Nanosciences pour l’énergie

Mercredi 24 Débat Opticsvalley : Faut-il être scientifique pour vendre des hautes technologies ?Conférence SFP : Climat et environnement

Jeudi 25 Workshop EPIC : La biophotonique, marchés et perspectivesConférence SFP : Contrôle non destructif et caractérisation de défauts

Autres conférences


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L ’ESO va construire le plus grand téles-cope au monde observant dans le visi-

ble et l’infrarouge. Le Conseil de l’ESO aapprouvé le programme du télescopegéant européen (E-ELT pour EuropeanExtremely Large Telescope) en attendantla confirmation des votes dits ad referen-dum de quatre des pays membres. L’E-ELTdémarrera ses activités scientifiques audébut de la prochaine décennie. L’E-ELT sera un télescope avec un miroirsegmenté de 39,3 mètres installé sur leCerro Armazones au nord du Chili, à proxi-mité de l’Observatoire de Paranal del’ESO. Selon le planning actuel, les pre-miers contrats industriels importants pourl’E-ELT, dont certains ont déjà été pro -

grammés, devraient être approuvés et lamajeure partie de leur financement enga-gée dans le courant de l’année prochaine.

E-ELT

Un contrat a déjà été signé pour commen-cer l’étude détaillée du concept du miroiradaptatif M4 du télescope.

R & D

U ne étude menée par deux équipesINSERM et CNRS de l’Université Aix-

Marseille démontre que l’adhésion d’unebactérie sur une surface et son déplace-ment sont régis par le même mé canisme.Ces résultats sont l’aboutissement d’unecollaboration avec Nanolane, sociétéfrançaise spécialisée dans la caractérisa-tion optique, qui a mis au point pour l’oc-casion un nouveau type de lame de micro-scope.Le travail des chercheurs marseillais, publiédans la revue de l’Académie des SciencesAméricaine (Proceedings of the National

Academy of Sciences, http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1120979109), établit quele polymère que la bactérie éjecte pour sedéplacer est produit, non pas à l’arrière dela bactérie, mais en des points répartis toutle long du corps cellulaire. Ces conclusions, qui apportent un éclai-rage nouveau à la compréhension dumode de propagation des bactéries et deseffets dont elles sont responsables, ont étérendues possibles grâce à la qualité desimages de la microscopie SEEC, techniqued’imagerie dans laquelle les lames demicroscopes traditionnelles sont rempla-

Une technique d’imagerie jette un nouvel éclairage sur la mobilité des bactéries

cées par des lames Surfs. Cette nouvellegénération de lames développées pourl’occasion par Nanolane permet l’obser-vation sous microscope optique classique,d’objets en milieu humide ou complètementimmergés dans l’eau avec une sensibilitéde détection inférieure au nanomètre.

COMMUTATION FEMTOSECONDE DE NANOCRISTAUX MAGNÉTIQUES

Les cristaux photomagnétiques et photo chromiques peuvent se trouver dans deux états caractérisés par des couleurs et des propriétésmagnétiques différentes : des physiciens de l’Institut de Physique de Rennes (CNRS/Univ. Rennes 1) et des chimistes de l’Institut

de Chimie Moléculaire et Matériaux d’Orsay (CNRS / Univ. Paris Sud), viennent de démontrer la possibilité de commuter d’un étatà l’autre des nanocristaux sur une échelle de temps d’un dix millième de nanoseconde. Ces travaux, qui ouvrent de nouvelles perspectivesdans le domaine du stockage d’information à haute densité et à adressage ultrarapide, ont été publiés dans la revue AngewandteChemie International Edition (http://dx.doi.org/10.1002/anie. 201202215).Les chercheurs ont synthétisé des cristaux moléculaires nanométriques à base d’un complexe organique de fer III à même de commuterentre deux états (dits haut spin et bas spin). Ils ont démontré la possibilité de commuter des nano-cristaux entre ces deux états à l’aided’impulsions laser ultra-brèves ; l’étude du mécanisme par des mesures optiques ultra-rapides a dé montré que le passage d’un étatà l’autre se fait à travers un état électronique excité par la lumière. Les chercheurs poursuivent maintenant ces études sur la sourcede rayons X de dernière génération X-FEL1 à Stanford.

Bientôt les premiers contrats pour l’E-ELT


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L e projet MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment),

instrument de seconde génération du VLTI(very large telescope interferometer) ins-tallé au Chili, vient de franchir une nou-velle étape : le passage de la revue finalede conception, qui s’est tenue à l’ESO du25 au 27 avril, et qui marque le début dela construction de l’instrument. Le consor-tium MATISSE, chargé de concevoir, réa-liser et tester cet instrument de secondegénération du VLTI est piloté par l’Obser-vatoire de la Côte d’Azur (OCA), etregroupe plusieurs instituts européens.MATISSE pourra combiner les faisceaux

Un nouvel instrument pour recombiner les 4 téléscopesVLTIde 4 télescopes en mode interféromé-trique dans l’infrarouge moyen pour réa-liser des images à des résolutions angu-laires inédites dans ces longueurs d’ondes.Cette avancée instrumentale permettra de porter un regard nouveau sur les dis -ques protoplanétaires, au sein desquelsse forment les planètes, ou bien encore surles noyaux actifs de galaxie et notammentles régions les plus proches du trou noircentral.La fin de l’intégration et des tests, qui sedérouleront sur un site de l’OCA à Nice,est prévue pour l’été 2015. La mise en service est attendue début 2016.

ENSTA Bretagneet iXBlue créent un laboratoired’observationsous marine

L e groupe industriel iXBlue et l’écoled’ingénieurs ENSTA Bretagne, ont

créé le laboratoire SPARTE (Signal Pro-cessing and Acoustic Research Team)consacré à la recherche en acoustiquesous-marine et positionnement. Les acti-vités porteront sur l’imagerie sonar etlidar, le positionnement acoustique et lacommunication acoustique − des tech-nologies qui visent à accroître les capa-cités d’exploration sous marine et à car-tographier plus précisément les fondsmarins et le littoral.

R & D

ESO

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L es faisceaux de rayonnement X énergé-tiques et les rayons gamma utilisés pour

la recherche sont actuellement produits àl’aide d’accélérateurs de particules – desinfrastructures lourdes. Des physiciens duLaboratoire d’optique appliquée (LOA -ENSTA-Paristech/CNRS/École polytech-nique) viennent de démontrer expérimen-talement les potentialités d’une nouvelle

Des flashs ultrabrefs de rayonnement gamma produits par laserintense femtoseconde

approche permettant d’envisager un nou-veau mode de production de ces rayonne-ments.Cette approche repose sur l’interactionlaser-matière au sein d’un plasma produitpar un laser intense femtoseconde. Lesflashs de lumière X ou gamma produitscombinent durée ultrabrève femtose-conde, faible divergence, haute énergie,

taille de source micrométrique et brillanceélevée. Ce résultat est publié dans la revueNature Photonics (http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2012.82). De tellessources, implantées dans des laboratoiresde taille universitaire, ou dans des environ-nements industriels, seraient des outils puis-sants pour de nombreuses applicationsliées à l’étude de la matière.

L orsque l’onde quantique associée à unélectron se propage dans un cristal,

des effets d’interférence multiple modifientla dynamique de l’électron. En général,tout se passe comme si la masse de l’élec-tron dans le cristal avait une valeur diffé-rente de sa masse dans le vide. Mais danscertaines situations, notamment pour lesfeuilles de graphène, apparaît un phéno-mène particulier : quelque soit leur éner-gie, les électrons se déplacent toujours àla même vitesse, comme si leur masse étaitnulle. Des physiciens du Laboratoire dePhysique des solides (Université Paris-Sud,Orsay) viennent d’expliquer théorique-ment comment se produit la transition entre

cette situation et le comportement « nor-mal » lorsque l’on change les caractéris-tiques du ré seau cristallin. Ce travail pu -blié dans la revue Physical Review Letters(http://dx.doi.org/10.1103/PhysRev-Lett.108.175303), s’est appuyé notam-ment sur un gaz d’atomes ultra-froids se déplaçant dans un paysage à deuxdimensions modelé par des faisceauxlasers pour créer une sorte de « graphèneartificiel », les atomes jouant alors le rôledes électrons et les faisceaux lasers ceuxdu réseau cristallin du graphène, dont lagéométrie est alors modifiable continu-ment en faisant varier l’intensité relativedes lasers.

Des atomes froids pour comprendre la dynamique des électrons du graphène


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P R I X & D I S T I N C T I O N S / L U , V U , E N T E N D U

PRIX & DISTINCTIONSμquans primé sur Innovaday

Organisée par la Technopole BordeauxUnitec et Finance & Technologie, la 4e

édition d’Innovaday a eu lieu le 24 mai2012 au Palais des congrès de Bor -deaux. Trois entreprises ont été priméespar les « coups de cœur de l’innovation », parrainés par la Caisse desDépôts et le Conseil régional d’Aqui-taine, dont la société μquans, créée en2011 et basée à Pessac, fabricant d’ins-truments de mesure de la gravité parlaser, qui a reçu le prix de la jeune entre-prise innovante (« Futur de l’innovation »).

Wavelens : trophée « 4i-Jean-Michel Lamure »

La 15e édition du Forum 4i s’est dérouléele 3 mai à Grenoble. Le trophée « 4i-Jean-Michel Lamure » récompensant l’innova-tion a cette année été remis à la start upWavelens, qui développe des compo-sants optiques destinés à augmenter lesperformances des caméras miniatures eny intégrant des fonctions telles que l’au-tofocus, le zoom ou encore la stabilisa-tion d’images. La société cible principa-lement le marché des smartphones. « Wavelens, issue du CEA, est en incuba-tion chez GRAIN (Grenoble Alpes Incu-bation) depuis 2011 ; la start-up sera lan-cée à la fin de l’année 2012 », selonSébastien Bolis, porteur du projet.

Michaël Gauthier distinguépar la médaille de bronze du CNRS

Michaël Gauthier, Chargé de rechercheà l’Institut FEMTO-ST (Franche-ComtéElectronique Mécanique Thermique etOptique – Sciences et Technologie) a reçu la médaille de Bronze du CNRS,qui récompense le premier travail d’unchercheur. Après 10 ans de travaux, les recherches en microrobotique deMichaël Gauthier, centrées sur des robotscapables de manipuler des objets micro-scopiques, ont abouti en 2011 à la créa-tion de la start-up Percipio Robotics.

LU, VU, ENTENDUA&A publie les premiersrésultats obtenus avec l’instrument aéroporté GREAT

La revue Astronomy & Astrophysics(http://www.aanda.org) a publié unnuméro spécial consacré aux résultatsdes premières observations réalisées envol par l’instrument GREAT dans l’infra-rouge lointain. L’observatoire aéroportéSOFIA, qui a pris la suite de Kuiper(1974-1995), est opérationnel depuis fin2010 : l’altitude de vol de 13 700 mètreslui permet d’accéder avec une résolutionélevée, à des longueurs d’onde entre 60 et 240 μm, habituellement filtrées parles vapeurs d’eau atmosphériques.GREAT permet d’étudier les gaz inter-stellaires ainsi que l’évolution desétoiles, depuis les états de protoétoiles,jusqu’à leur mort. La plupart des 22 arti-cles publiés dans ce numéro de Astro-nomy & Astrophysics portent sur lesphases précoces du processus de forma-tion des étoiles, lorsque celles-ci inter-agissent fortement avec leur nuagemoléculaire parent. Les caractéristiqueshaute résolution de GREAT ont permisaux astronomes d’étudier en détail lesparamètres physiques dans le nuageparent, ainsi que la dynamique de for-mation des étoiles observées.L’observatoire aéroporté SOFIA doitparvenir à un rythme annuel de 120 vols,pour 960 heures d’observations astro-nomiques. Grâce aux évolutions techno-logiques dans les fréquences térahertz,en 2012 et 2013 GREAT effectuera desobservations à une longueur d’onde de63 μm, et à partir de 2014, son évolutionupGREAT pourra s’appuyer simultané-ment sur 14 détecteurs.

Appel à candidatures pour le prix Edouard Branly 2012

Le prix Edouard Branly est attribuétous les ans depuis 1990 par l’Associa-tion des amis d’Edouard Branly à laquel -le se sont associées la SFP, la SFO, et laSEE ; il récompense un jeune chercheurpour des travaux de recherches remar-quables dans le domaine des sciencesphysiques, notamment celui des ondes,ayant une perspective d’applicationsd’intérêt sociétal. Le prix Edouard Branly 2012 est doté de2500 €. Le dossier sous forme électro-nique est à envoyer avant le 30 septem-bre 2012 au président du jury ([email protected]) ou à la présidente de laF2S ([email protected]).Le lauréat 2011 était Jérome Wenger del’Institut Fresnel de Marseille (nanobio-photonique).

Ocean Optics : programmede bourses et de challenges

Destiné à financer les nouvelles techno-logies de détection optique, le pro-gramme de bourses et de challengesOcean Optics Blue Grants a pour voca-tion d’identifier des technologies inno-vantes de détection optique, qui seraienten mesure de résoudre des problèmeset améliorer la qualité de la vie. Lesbourses seront attribuées sur des critèresde prouesse scientifique, de créativité,de technique et de viabilité commer-ciale. Les candidats de toutes les disci-plines – sciences de la vie, chimie, assu-rance qualité, environnement, rechercheet industrie – sont invités à faire leurdemande avant le 1er septembre 2012 :www.blueoceangrants.com

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23 |24 |25 OCTOBRE 2012Paris expo Porte de Versailles - Hall 1www.optoexpo.com

MÊME LIEU, MÊMES DATES

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Un programme articulé autour de cinq axes stratégiques

L’objectif du programme « Investissementsd’avenir » est de doter la France de struc-tures et d’équipements capables d’ampli-fier le potentiel de croissance du pays et de favoriser ainsi le développement de l’innovation au service du développe-ment économique. Dès son lancement, ils’articule autour de cinq axes stratégi -ques, domaines ou secteurs reconnuscomme prioritaires pour donner à laFrance les moyens d’exister dans la com-pétition mondiale : enseignement supé-rieur et formation ; recherche ; filièresindustrielles et PME ; développementdurable ; numérique.

Des appels à projets compétitifsLa voie choisie pour attribuer l’enveloppefinancière dégagée pour ces investisse-ments d’avenir a été celle d’une compéti-tion ouverte, sur la base d’appels à projetsciblés, qui se sont échelonnés depuis le 15 septembre 2010, certains de ces appelsétant des appels permanents jusqu’en2014. L’optique photonique a pu trouverune place dans de nombreux appels maiscertains ont polarisé dès le départ l’atten-tion des chercheurs et des industriels. Il s’agitprincipalement des appels concernant lescentres d’excellence (Equipex ou équipe-ments d’excellence, Labex ou laboratoiresd’excellence et Idex ou initiatives d’excel-lence), ceux concernant la valorisation dela recherche et de l’appel destiné à struc-turer les filières industrielles stratégiques.

Équipements d’excellenceLe premier appel à projets, lancé dèsdébut 2010 avec une première vagueclose le 15 septembre 2010, puis uneseconde close le 12 septembre 2011,visait à financer des équipements dits d’ex-cellence, d’un montant compris entre 1 et

20 millions d’euros. Ces équipementsscientifiques de pointe devaient pouvoirsoutenir la recherche afin de lui donner un niveau international et être ouverts à la communauté scientifique de plusieursdomaines et aux industriels. 52 équipe-ments ont été sélectionnés lors de la pre-mière vague et 36 lors de la seconde. Auniveau de l’optique photonique, 21 équi-pements sont centrés sur les technologiesphotoniques ou les utilisent pour des appli-cations spécifiques (voir encadré).

Laboratoires d’excellenceLui aussi structuré en deux vagues, closesrespectivement le 22 novembre 2010 et le12 octobre 2011, l’appel à projets concer-nant les laboratoires d’excellence a permisde sélectionner au total 171 lauréats. L’ob-jectif était de concentrer des équipes deniveau international, afin de les doter demoyens leur permettant de se mesurer àleurs homologues étrangers, notamment entermes d’attractivité des chercheurs et desenseignants-chercheurs et de qualité de larecherche et de la formation. 31 labex ontdes activités centrées sur la photonique ouutilisant les techno logies et l’instrumenta-tion photonique comme briques essen-tielles de leur re cherche (voir encadré).

Initiatives d’excellenceLancé plus tardivement, l’appel à projetsconcernant les initiatives d’excellencevisait à mettre en exergue une dizaine depôles scientifiques multidisciplinaires,capables de se mesurer avec les grandesuniversités internationales. Les critères,outre l’excellence de la recherche et de la formation, portaient sur le mode d’ad-ministration et les relations partenarialesavec les acteurs privés. Trois sites ont étélabellisés dès juillet 2011 : Bordeaux,Strasbourg et Paris Sciences et lettres, ini-tiative regroupant 13 partenaires. Cinq

sites ont été ensuite labellisés lors de la seconde vague, en février 2012 : Aix-Marseille, Toulouse, Paris-Saclay, Sorbon -ne Université et Sorbonne Paris Cité.

Valoriser la rechercheUn ensemble d’appels à projets s’échelon-nant de janvier 2010 à juin 2011 a permisde mettre en place un ensemble d’outilsvisant à valoriser la recherche. Le premierconcernait la mise en place de SATT(Sociétés d’accélération du transfert detechnologies) et visait à « accroître l’effica-cité du dispositif français de valorisationde la recherche publique, en améliorantsignificativement ses résultats que ce soitsous forme de licences, de partenariatsindustriels, de création d’entreprises ou enfacilitant la mobilité des chercheurs publicsvers le privé et réciproquement » (texte del’appel à projets). Le second devait per-mettre la création d’instituts de recherchetechnologie, le 3e et le 4e concernant lelabel « Institut Carnot » délivré aux orga-nismes publics champions des relationspartenariales avec le monde industriel.

Vers la reconnaissance de la photonique comme filière industrielle stratégique ?

Un autre ensemble d’appels à projetsconcernait le soutien au secteur industrielà travers la structuration des filières straté-giques, l’aide à la ré-industrialisation, lamise en place de projets de recherche etdéveloppement structurants au sein despôles de compétitivité et la création deplates-formes mutualisées d’innovation.L’optique photonique, qui ne fait pas par-tie des filières stratégiques mises en évi-dence au cours des États généraux de l’in-dustrie, a été néanmoins reconnue commetechnologie clé générique en juillet 2011.Un projet a donc été déposé par l’AFOP,le syndicat professionnel, dans le cadre

La place de l’optique photoniqueINVESTISSEMENTS D’AVENIR

Face à la crise économique de fin 2008, le gouvernement français met en place une commission, présidée par Alain Juppé etMichel Rocard, chargée de réfléchir à des actions de soutien à l’innovation, en vue d’assurer le développement économiquede la France. Suite aux travaux de cette commission, un programme appelé « Investissements d'avenir » doté d’une enveloppeglobale de 35 milliards d’euros, est lancé en mars 2010. Deux ans plus tard, la plupart des appels à projets sont clos et leurslauréats connus. Plusieurs d’entre eux ont un lien avec l’optique photonique, tant au niveau de la recherche que de l’industrie.

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du CNOP (Comité national d’optique etphotonique), en réponse à l’appel à pro-jet visant à la structuration des filières stratégiques. Ce projet, intitulé DEFI Pho-

tonique, est actuellement en cours d’ins-truction : sa validation apparait crucialepour soutenir le développement de lafilière industrielle photonique française.

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LES EQUIPEX ET LABEX PHOTONIQUES

EquipexATTOLAB : Plateforme pour la dynamique attosecondeCILEX : Centre interdisciplinaire de la lumière extrêmeDESIR : Désintégration, excitation et stockage d’ions radioactifsECOX : Construction d'une ligne de lumière de nouvelle génération à l'ESRFEXCELSiOR : Étude des propriétés des nano-dispositifs dans un large spectre allant jusqu’au moyen infrarougeFIGURES : Recherche et formations sur de nouvelles techniques chirurgicales appliquées à la têteFLUX : Fibres optiques pour les hauts fluxIDIVE : Recherche et innovation dans les environnements visuels numériques et interactifsIMAGINEX BIOMED : Plateau de microscopie de criblage à haut débit et d'analyse à très haute résolutionIPGG : Plateforme de fabrication de micro et nano-dispositifs micro-fluidiques KINOVIS : Capture et analyse avancées des formes en mouvementLEAF : Plateforme de traitement laser pour l'électronique flexible multifonctionnelleMANUTECH-USD : Réalisation par laser et caractérisation de surfaces modèlesMIGA : Antenne gravitationnelle basée sur l'interférométrie atomiqueMIMETIS : Nouvelle technique d’imagerie de la matièreMORPHOSCOPE2 : Imagerie et reconstruction multi-échelles de la morphogenèsePETAL+ : Centre de recherche sur les lasers de puissance et l’interaction laser-plasmaREFIMEVE+ : Réseau fibre métrologique à vocation européenneTEMPOS : Création d’un ensemble de trois centres dédiés aux nanotechnologies et à leurs applicationsTHOMX : Production d’une source compacte de rayons X UNION : Plateforme de caractérisation de nanostructures par de nouvelles techniques optiques et photoniques

LabexAMADEUS : Matériaux avancés sur mesureBRAIN : Bordeaux région Aquitaine initiative pour les neurosciencesCEMAM : Centre d'excellence en matériaux architecturés multifonctionnelsCHEMISYST : Chimie des systèmes moléculaires et interfaciauxCOMIN LABS : Digital communications and informatics for the future InternetEMC3 : Centre des matériaux pour l’énergie et de la combustion propreENS-ICFP : Centre international ENS de physique fondamentale et de ses interfacesESEP : Exploration spatiale des environnements planétairesFIRST-TF : Réseau thématique pour la recherche, l’innovation, la formation, les services et le transfert en temps-fréquenceILP : Institut Lagrange de ParisIMUST : Institut des sciences et technologies multi-échellesIPGG : Institut Pierre-Gilles de Gennes pour la micro-fluidiqueLANEF : Laboratoire d'alliances nanosciences - Énergies du futurLASIPS : Laboratoire systèmes et ingénierie de Paris-SaclayLIFESENSES : Des sens pour toute la vieLIO : Institut des origines de LyonMATISSE : Matériaux, interfaces, surfaces, environnementMINOS : Laboratoire de Minatec sur la miniaturisation des dispositifs innovants de la nanoélectroniqueMS2T : Maîtrise des systèmes de systèmes technologiquesNANO-SACLAY : Nano-lab multidisciplinaire de Paris-SaclayNEXT : Nano, mesures extrêmes et théorieOSUG@2020 : Stratégies innovantes pour l’observation et la modélisation des systèmes naturelsP2IO : Physique des deux infinis et des originesPALM : Physique : atomes, lumière, matièreSEAM : Science et ingénierie pour des matériaux avancés et des dispositifsSIGMA-LIM : Des matériaux et composants céramiques spécifiques aux systèmes communicants intégrés, sécurisés, et intelligentsSISE-MANUTECH : Science et ingénierie des surfaces et interfacesSOLSTICE : Solaire : science, technologie, innovation pour la conversion d'énergieTRAIL : Laboratoire pour la recherche translationnelle et l'imagerie avancéeUNIVEARTHS : Terre, planètes, univers : observation, modélisation, transfertWIFI : Institut Langevin : ondes et images, du fondamental à l'innovation

La photonique étant une technologie diffusante, il est difficile de savoir dans quellemesure elle intervient au sein d’un Equipex, surtout lorsque celui-ci comporte plusieurssous-équipements, ou d’un Labex. Néanmoins, une première analyse des projets label-lisés fait ressortir les lauréats suivants :

http://investissement-avenir.gouvernement.frhttp://www.agence-nationale-recherche.fr/investissementsdavenirhttp://www.investissementsdavenir-oseo.frhttp://www.caissedesdepots.fr/activites/investissements-davenir/investissements-davenir.html

POUR EN SAVOIR PLUS 0

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Riad [email protected]

Physicien britannique né en Australie, lauréat à 25 ans du Prix Nobel de Physique qu’il partage avec son pèreWilliam Henry en 1915, Sir William Lawrence Bragg est connu pour sa découverte de la loi de diffraction quiporte son nom.

Sir William Lawrence Bragg

William Lawrence Bragg naît le 31 mars 1890 à Adélaïde,jeune ville côtière du Sud de l’Australie. Les Bragg sont originaires du Cumberland en Angleterre, et for-

ment une longue lignée de fermiers et de marins, à l’exception d’un grand-oncle chimiste à Market Harborough, et du père de Lawrence : diplômé de Cambridge, William Henry a été nomméprofesseur de mathématiques et de physique à l’université d’Adé-laïde en 1885. La mère de Lawrence, Gwendoline, est la fille duGovernment Astronomer Charles Todd, qui a supervisé l’installationdu télégraphe électrique en Australie du Sud, et d’Alice Bell.Lawrence est l’aîné des trois enfants Bragg. C’est un garçon réservé,voire timide, mais il se montre très tôt réceptif aux sciences et appré-cie particulièrement les visites dominicales à l’observatoire où tra-vaille son grand-père Charles. À cinq ans, tout juste inscrit à l’écoleparoissiale, il se brise le coude lors d’une ballade en tricycle – lablessure est si sérieuse que les docteurs craignent un moment qu’ilne perde l’usage de son bras. Pour aider au diagnostic en coursde convalescence, son père Henry utilise les rayons X découvertspar Röntgen en 1895 pour réaliser un cliché du coude. Cette expé-rience, menée dans l’ambiance et avec l’appareillage si peu natu-rels du laboratoire paternel, impressionne le jeune Lawrence.En 1898, après une année de césure passée en Europe, la familledéménage et s’installe au Nord d’Adélaïde. Lawrence changed’école, et fréquente le cours préparatoire Queen’s, avant d’entrerau très sérieux collège Saint Peter en 1901. L’enseignement y estde qualité et Lawrence se passionne pour les mathématiques. Sonparcours est brillant. Il est admis à l’université d’Adélaïde en 1904.Or cette année marque un tournant dans la carrière scientifique deson père Henry : une série de travaux restés célèbres sur les par-ticules alpha et l’ionisation des gaz lui procure brusquement unestature internationale. Lawrence, apprenti scientifique, est entrainé

dans le sillage et évolue ainsi dans une atmosphère extraordinai-rement stimulante. Henry lui aménage un coin de son bureau, etil s’instaure entre père et fils des débats d’idées particulièrementformateurs pour l’un et fructueux pour l’autre. À 18 ans, Lawrenceachève son cycle universitaire avec les honneurs.

La Loi de Bragg

Nous sommes en 1908 : Henry accepte la chaire Cavendish dephysique à l’université de Leeds, et les Bragg s’installent en Angle-terre. Lawrence est admis au Trinity College de Cambridge où ildécroche, sur mérite, une généreuse bourse d’études. Il excelle ensciences, en mathématiques d’abord, avant de s’orienter résolu-ment vers la physique sur le conseil insistant de son père. Il est reçumajor aux Natural Science Tripos en 1912.En juin 1912, von Laue [1879-1960] montre que les rayons X sontdiffractés à la traversée d’un cristal, établissant ainsi leur natureondulatoire. Les Bragg, père et fils, comme la majeure partie dela communauté scientifique, restent saisis. Durant l’été qui suit, ilsen débattent longuement – sans parvenir à conclure. À l’automne,de retour à Cambridge où il entame sa première année de doctoratdans le laboratoire de J.J. Thomson, Lawrence imagine une expli-cation intuitive et brillante du phénomène, et en déduit une formulequi relie les maxima du motif de diffraction à la longueur d’ondedu rayonnement et à la distance inter-atomique. Les Bragg mènentalors en parallèle, l’un à Leeds et l’autre à Cambridge, une séried’études expérimentales indépendantes, parfois concurrentes,avant une ultime démonstration sur le diamant qu’ils dirigent etpublient ensemble en 1913, confirmant pas à pas la pertinence dece qui devient la Loi de Bragg. C’est l’acte fondateur d’une nouvellescience : l’analyse cristallographique par diffraction X. Sous le

Principales dates

31 mars 1890 – Naissance à Adélaïde (Australie du Sud)

1912 Loi de diffraction de Bragg

1915 Prix Nobel de Physique

1939 Professeur Cavendish à Cambridge

1953 Professeur à la Royal Institution

1966 Copley Medal de la Royal Society

1er juillet 1971 – Mort à Waldringfield (Angleterre)

parrainage de Thomson et de son père Henry, Lawrence est nomméfellow du Trinity College en 1914, un titre qui vaut doctorat (cediplôme n’apparaîtra en effet qu’en 1919).

La cristallographie par rayons X

Pendant la Grande Guerre, Lawrence est muté en France et travaillesur la localisation sonore des armes adverses ; ses efforts lui valentla Military Cross et d’être fait Officer of the Order of the BritishEmpire. En 1915 il est lauréat, à tout juste 25 ans et conjointementavec son père, du Prix Nobel de Physique.À la démobilisation et jusqu’en 1937, il s’installe à la Victoria University de Manchester où il est nommé professeur de physique.En 1921, il est élu Fellow de la Royal Society. Cette même année,il épouse Alice Hopkinson ; le couple aura quatre enfants. Il poursuitses travaux en cristallographie, et publie avec son père une séried’ouvrages : The Crystalline State (1934), Electricity (1936), et Atomic Structure of Minerals (1937). Il reçoit la Hughes Medal de la Royal Society en 1931. En 1937, Lawrence quitte la VictoriaUniversity et dirige le National Physical Laboratory pendant uneannée, avant d’être nommé Professeur Cavendish de physiqueexpérimentale à Cambridge – une position prestigieuse qu’il occu-pera pendant 15 années, et qu’il cumulera avec la fonction de pré-sident de l’Institute of Physics pendant la seconde guerre mondiale.Dès 1948, Lawrence s’intéresse à l’étude de la structure des pro-téines par rayons X, et favorise la création d’un groupe de biophy-sique au sein du Cavendish laboratory. En avril 1953, Lawrencedécroche le poste de professeur résident à la Royal Institution deLondres, où il reste jusqu’à sa retraite en 1966.

Les honneurs

En 1965, le comité Nobel lui organise un jubilé d’or, à l’occasionduquel celui qui reste le plus jeune lauréat du Prix Nobel de l’His-toire eut le privilège rare de faire une rétrospective sur 50 annéesde développement dans son domaine de recherche. LawrenceBragg est anobli par le Roi George VI en 1941. La Royal Societylui décerne la Royal Medal en 1946 et la prestigieuse CopleyMedal en 1966. Il reçoit également la Roebling Medal de la Mine-ral Society of America en 1948. Il est élu membre étranger des plusgrandes Académies scientifiques de la planète. Lawrence garde l’image rigide d’un homme conventionnel. Pour-tant, ses amis lui attribuent un tempérament artistique, qu’il assouvittout au long de sa vie dans une passion pour le jardinage et lalittérature. Les retombées de ses travaux ont initié, sinon révolutionné, de nombreux domaines de la vie moderne, de la métallurgie à la chi-mie, en passant par la biologie moléculaire. Cet esprit brillant main-tient une activité d’enseignant et de consultant longtemps aprèssa retraite. Il décède le 1er juillet 1971, à l’âge de 81 ans.

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David Phillips, “Bragg, Sir William Lawrence (1890–1971)”, in Biographi-cal memoirs of the fellows of the Royal Society, vol. 25, pp. 75-143 (1979).

Référence

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Dans le cadre del’événement de l’innovation pour

la recherche et l’industrie

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Du 25 au 28 septembre se tiendra à BesançonMicronora, le salon des microtechniques, avec cetteannée un zoom sur les applications laser du domaine :procédés de fabrication, techniques de mesure,systèmes de contrôle. Une occasion de découvrir la place importante que tiennent les technologiesphotoniques dans le domaine des microtechniques.

les microtechniqueslaser à l’honneur

Le « zoom laser » : un espace de valorisation des technologies laser

Comme lors de chaque édition, le salon Micronora présenteraun espace dédié appelé « zoom », permettant de rassembler infor-mations et exposants sur un sujet donné. Cette année, le laser, àtravers ses applications pour les microtechniques, en sera lavedette. L’organisation de ce « zoom laser » a été assurée par lesalon Micronora en partenariat avec le pôle des microtechniquesde Franche-Comté et le club Laser et procédés. Cette co-organi-sation permettra de présenter à la fois des informations tech-niques sur le laser et ses modes d’intervention, et des réalisationsconcrètes dans le domaine des microtechniques. Le « zoom laser »est ouvert à tous les exposants du salon proposant produits et ser-vices liés au laser, mais ne présentera pas les offres particulièresde chacun. Son objectif est en effet de promouvoir collectivementles applications industrielles du laser. D’une surface de 300 m2, le « zoom laser » sera implanté au cœur du salon, dans la galerieproche de l’entrée Nord 1.

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Nouvelle technique rapidede profilage en profondeur :Plasma Profiling-TOFMS

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Applications :• Caractérisation de nanostructures (photonique, photovol-

taïque…)• Profils de dopants (microélectronique)• Identification de contaminants en surface et en profondeur• Technologie et science de la corrosion (e.g. suivi de profils

de traceurs isotopiques).

Exemple d'application du PP-TOFMS : profil en profondeur d'un aluminium anodisé avec unecouche d'épaisseur nanométrique de Cr enfouie à 40 nm de la surface.

L e PP-TOFMS (Plasma Profiling Time of Flight Mass Spectro-metry) couple un plasma d’argon alimenté par une tensionradio fréquence pulsée à un spectromètre à temps de vol

et fournit la composition chimique des matériaux solides en fonc-tion de la profondeur. Cette source de pulvérisation « douce » etrapide et ce mode de détection très rapide assurant l’acquisitionquasi-simultanée de tous les éléments de l’échantillon sont parfaitementadaptés à l’analyse de couchessur une gamme d’épaisseurallant du nm à ~100 μmavec une résolution en pro-fondeur pouvant atteindrequelques nm et une grandesensibilité (≤ ppm).

Les principales propriétés sont : • Analyse rapide et directe• Applicable à tout type de matériaux, conducteurs ou isolants,

minéraux ou organiques • Spectre complet de masse de H à U• Haute résolution en profondeur (de l’ordre du nm) • Couches minces à épaisses• Analyse semi-quantitative sans calibration

HORIBA JOBIN [email protected]

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Fabriquer et contrôlerLes procédés de micro-usinage par laser sont sans doute la

première application qui vient à l’esprit lorsque l’on parle de « laser pour les microtechniques ». Les développements dessources laser de ces dernières années ont en effet permis la miseau point de procédés innovants, permettant d’atteindre des pré-cisions de l’ordre du micron, et capables de s’adapter à un largepanel de matériaux. Le « zoom laser » de Micronora permettranotamment de découvrir, grâce à des démonstrations, le mar-quage laser présenté par la société Laser Cheval, le soudagemétallique par la société Rofin Baasel et le soudage de thermo-plastique par la société Lasea. Mais les applications du laser en microtechniques concernent aussi la mesure et le contrôle :

La fabrication additive sera une des techniques présentées sur le « zoomlaser » du salon Micronora.

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Formation

L’IUT de l’université Paris XIII propose depuis 2008 une licence pro-fessionnelle dédiée aux nanotechnologies et destinée à former desassistants d’ingénieurs en R&D. Particularité de cette formation : dis-poser, au sein même de l’IUT d’une salle blanche de 300 m2, per-mettant la nanofabrication notamment par photolithographie, éva-poration et auto-organisation de nanoparticules, ainsi que destechniques plus avancées comme la gravure sèche et la lithographieélectronique. Destinée au départ uniquement à la formation, cettesalle blanche est devenue une plateforme ouverte à la recherche etau partenariat avec les entreprises, labellisée « centrale de proxi-mité » par le CNRS et partie intégrante du Labex SEAM. Une formulegagnante puisque la licence reçoit plus d’offres d’emploi que d’as-sistants ingénieurs formés, ceux-ci intégrant aussi bien des grandsgroupes que des PME.

L’exemple de Paris XIII


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triangulation laser, profilométrie, mesure de temps de vol, lestechniques sont nombreuses et complémentaires en fonction dela taille de la pièce à mesurer et de la précision requise. Les socié-tés Blum Novotest et Keyence, présentes sur le « zoom laser », pré-senteront respectivement une démonstration de mesure d’outilsde coupe par métrologie laser et une démonstration de recon-naissance de forme par triangulation laser.

Six îlots pour parcourir toutes les applicationsLe « zoom laser » sera organisé en six îlots indépendants, per-

mettant ainsi aux visiteurs de disposer de l’information complète,tout en pouvant choisir les techniques ou applications les concer-nant. Le premier îlot représente en quelque sorte l’introductiondu zoom : intitulé « Le laser pour les nuls », il reviendra sur les fon-damentaux : principe de fonctionnement, caractéristiques utilesen usinage, diversité des technologies laser. Les quatre îlots sui-vants présenteront un procédé accessible par laser pour les micro-techniques : usinage, fabrication additive, assemblage, métrolo-gie. Le dernier îlot rassemblera des objets de tous les jours pourlesquels le laser intervient dans le cycle de fabrication : smart-phones, biberon, montre, rasoir… Le thème de chacun de ces îlotssera abordé de façon très pédagogique à travers des panneaux,des réalisations et des démonstrations.

Des technologies déjà récompensées par plusieurs« microns d’or »

Lors de chaque édition, les organisateurs du salon organisentun concours permettant de remettre six « microns d’or », un pourchacune des catégories suivantes : composants microtechniques ;sous-ensembles associant des composants microtechniques ;appareils intégrant des composants microtechniques ; outillageset instruments de production ; machines-outils et machines deproduction microtechniques, automatismes, accessoires ; proto-types microsystèmes réservés aux organismes de recherche. Cesdernières années, plusieurs produits intégrant des technologiesoptiques ont ainsi été mis en valeur : citons par exemple la tech-nique d’usinage laser femtoseconde développée par Femto-ST et l’instrument de métrologie des états de surface d’Altimet,récompensés en 2010, ou les modulateurs optoélectroniques dePhotline récompensés en 2004.

Des microtechniques aux nanotechnologiesDepuis sa création, Micronora a résolument adopté un position-

nement « métiers » et axé ses thématiques autour des techniqueset technologies adaptées à la conception, la fabrication, la mani-pulation et au contrôle des objets de petites dimensions ou dehaute précision. Ses près de 600 exposants, dont un tiers de firmesétrangères, sont donc positionnés sur une multitude de secteursd’activité, les microtechniques couvrant aujourd’hui un largepanel d’applications : aéronautique, médical, instrumentation,industrie du luxe, procédés industriels, systèmes de mesure et decontrôle, monétique, jouets techniques, télécommunications,électroménager… La liste s’allonge à chaque édition. Depuis2006, Micronora a de plus ouvert sa nomenclature aux nano -technologies, la course à la miniaturisation ne connaissant pas defrontière entre le micron et le nanomètre. Ainsi, un pavillon consa-cré aux nanotechnologies rassemble les exposants liés à cedomaine et des conférences dédiées à ces technologies sont or -ganisées en partenariat avec le centre de recherches Femto-ST.Des rencontres technologiques autour des micro et nanotech -nologies sont organisées parallèlement au salon par le réseauEnterprise Europe Network.

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Micronora, salon des microtechniques, aura lieu du 25 au 28 septembre 2012

au Parc des Expositions Micropolis de Besançon.Il est ouvert depuis 2006 aux nanotechnologies, avec un espace quileur est dédié.Il accueille, en partenariat avec le réseau Enterprise Europe Network,les rencontres technologiques européennes des micro et nanotech-nologies.Le « zoom laser », situé au cœur du salon, présentera les applicationsdu laser, tant dans les procédés de fabrication que pour les appli-cations de contrôle et de mesure.www.micronora.com/salon-microtechniques-precision_fr.html

À RETENIR 0

Des conférences aborderont aussi le thème du laserParallèlement au « zoom laser » qui se tiendra pendant toute la duréedu salon, deux journées de conférences seront organisées, le mer-credi 26 septembre par le GIMEF (Groupement français des industriestransformatrices des métaux en feuilles) et le jeudi 27 septembre parl’institut de recherche Femto-ST.

• Mercredi 26 septembre de 10h00 à 12h30Les procédés laser dans la filière des métaux en feuilles

• Jeudi 27 septembre de 10h00 à 18h00Conférences micro-nanotechnologies

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La triangulation laser permet des mesures dans le domaine micrométrique.

Alain BOSSEBOEUF, Filippo FABBRI, Fabien PARRAIN, Philippe COSTE, Hervé BERTIN et Wei XUInstitut d’Électronique Fondamentale, CNRS-Université Paris [email protected]

Depuis le début des années 80, naissance des premiers systèmes miniaturisés associant des microsystèmesélectromécaniques (MEMS) en technologie silicium et de l’optique, les fonctions optiques réalisées, lestechnologies de fabrication et d’intégration employées et les applications potentielles des microsystèmesélectromécaniques optiques (MEMS optiques) et des microsystèmes optoélectromécaniques (MOEMS) se sonttrès largement étendues et diversifiées. Des contributions à ces évolutions sont illustrées ici par quelques exemplesde projets en cours dans notre laboratoire.

Les microsystèmes électromécaniquesoptiques

L es travaux récents menés en Franceet à l’étranger visent à la fois uncontrôle spatial et spectral de la

lumière, un contrôle de la polarisationet/ou de la focalisation, l’étude de microou nano résonateurs avec couplage opto-mécanique, l’exploitation de micro etnano composants optiques de tous types(passifs, actifs, réfractifs et diffractifs, gui-dés, métamatériaux) et l’introduction del’optofluidique. Concernant les technolo-gies d’intégration, l’intégration des MEMSoptiques ou MOEMS avec de l’électro-nique CMOS, l’intégration des sources et détecteurs optoélectroniques et le dé -veloppement de technologies de packa-ging sont des challenges permanents. Desefforts importants sont aussi menés dansles laboratoires pour mélanger les tech-nologies de fabrication silicium, verre, III-V et polymères (intégration hétérogène),pour réaliser des matrices de MOEMS parintégration 3D hybride (multi-puces/mul-tiwafers) ou pour développer des micro-bancs optiques.

Enfin, même si le marché reste encoretrès largement dominé par les domainesde l’affichage et des télécommunications,les MEMS optiques et les MOEMS couvrentmaintenant un très large champ d’appli-cations potentielles dans d’autres sec-teurs : médical et biomedical, industrie,aéronautique, etc.

Intérêt et bref historique des microsystèmes optiques

Les microsystèmes électromécaniques(MEMS) sont des systèmes fortementminiaturisés qui intègrent des microstruc-tures mécaniques mobiles, vibrantes oudéformables. Ces microstructures sontactionnées et/ou détectées le plus sou-vent par voie électrostatique, piézoélec-trique, électrothermique ou électroma-gnétique mais d’autres effets couplésavec la mécanique peuvent être mis enœuvre. D’une manière générale, la combi-naison des MEMS avec l’optique est moti-vée par la grande précision et la faiblevaleur des déplacements ou des déforma-tions possibles des micro/nano structuresmécaniques et la possibilité de fabriquerde manière collective des composants,des capteurs ou des systèmes optiquesajustables avec une masse, un coût, unetaille et un temps de réponse réduits. Cecipermet par exemple la réalisation dematrices de MOEMS.

La combinaison de l’optique avec lesMEMS a démarré dans les années 80 aveccomme développement marquant lesmatrices de micro-miroirs digitaux qui ontété commercialisés par Texas Instrumentà partir du début des années 90. Initiale-ment, les microsystèmes électroméca-niques optiques (appelés MEMS optiques)visaient généralement le contrôle spatial

de la lumière, notamment le balayage etla commutation de faisceaux optiquespour l’affichage et les télécommunica-tions optiques, et reposaient sur le micro-usinage de surface et/ou de volume dusilicium avec une intégration monoli-thique du MEMS, souvent associée à descomposants optiques macroscopiques.Depuis le milieu des années 90, le sigleMOEMS (microsystèmes optoélectromé-caniques) a été introduit pour signifier lacombinaison des MEMS avec des compo-sants micro-optiques, mais les deux ap -pellations (microsystèmes électroméca-niques optiques et MOEMS) sont trèssouvent utilisées sans distinction. D’au-tres technologies fondées sur les semi-conducteurs III-V, au milieu des années 90,puis les polymères ont alors été progres-sivement développées et d’autres voiesd’intégration des systèmes optiques ontcommencé à être explorées comme parexemple les micro-bancs optiques, lesmicro-instruments optiques intégrés 3D,les technologies de report ou l’introduc-tion de la micro-fluidique.

Une dizaine d’équipes de rechercheacadémique françaises participent àcette évolution des MEMS optiques et desMOEMS en produisant régulièrement desrésultats conformes à l’état de l’art. À l’Ins-titut d’électronique fondamentale (IEF),plusieurs projets de réalisation de micro-systèmes optiques/MOEMS intégrés 3D


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sont en cours. Ils sont décrits dans lesparagraphes suivants.

Matrices de filtres Fabry Pérotaccordables pour l’imageriespectrale

L’imagerie spectrale consiste à acquérirplusieurs images de la même scène dansdes bandes spectrales différentes. Cesimages sont ensuite traitées pour amélio-rer la détection d’objets selon leur signa-ture spectrale. Cette technique d’ima -gerie trouve des applications dans lesdomaines de la défense, de la médecine,et de la biologie. L’imagerie hyper-spec-trale, qui exploite plusieurs dizaines à unecentaine d’images haute résolution enre-gistrées successivement dans différentesplages de longueur d’ondes, fournit denombreuses informations mais nécessitedes temps d’acquisition et de traitementélevés. Une alternative permettant uneobservation en temps réel est l’imageriemulti-spectrale où plusieurs images deplus faible résolution sont enregistréessimultanément dans un nombre limité debandes sélectionnées (figure 1). En exploi-tant une matrice de filtres accordablesdans une large bande, ces bandes pour-raient être adaptées dynamiquement à la scène. L’objectif des travaux de l’IEF,menés dans le cadre d’une action coor-donnée de la SAGEM et impliquant l’IOGS(Institut d’optique Graduate School), leLPN (Laboratoire de photonique et desnanostructures) et l’Onera (Office natio-nal d’études et recherches aérospatiales),

vise la réalisation d’une telle matrice de filtres accordables afin de réaliser unecaméra multi-spectrale.

Une étude réalisée par l’IOGS a démon-tré qu’avec quatre filtres Fabry-Pérot de finesse modérée (voisine de 5) et accor-dables dans le domaine visible-procheinfrarouge (550-850 nm), des résultatssatisfaisants pourraient être obtenus. Denombreux exemples de filtres individuelsFabry Pérot accordables avec des miroirsde petite taille ont été publiés pour ledomaine proche infrarouge mais très peudans le domaine visible. Le challenge pourl’imagerie multi-spectrale est la réalisa-tion d’une matrice de filtres Fabry-Pérotde taux de remplissage élevé (>50 %),fonctionnant dans une large bande spec-

trale, de grand diamètre (5,2 mm) et detransmission élevée (>80 %). La configu-ration retenue à l’IEF pour la réalisation deces filtres (figure 2) repose sur l’assem-blage vertical de trois wafers : un wafer deverre sur lequel est réalisé un miroir dié-lectrique fixe, un wafer de silicium inter-médiaire intégrant un miroir diélectriquemobile, et un wafer de verre utilisé pourl’encapsulation du filtre [1]. Un aligne-ment par interférométrie Moiré est prévupour atteindre une précision submicro-nique. Le miroir mobile est réalisé en inté-grant une membrane multicouche (qua-tre paires SixNy/SiO2) sur un cadre desilicium suspendu par trois ressorts. Legap optique entre les miroirs est ajusté entranslation et en inclinaison par actionne-ment électrostatique à l’aide de troispaires d’électrodes qui ont été conçuespour permettre également un contrôleintégré et un asservissement du gap d’airphysique avec une précision meilleureque +/-15 nm. La réalisation de cettematrice de filtres, qui nécessite pas moinsde 11 niveaux de masquage, est très complexe. Elle nécessite d’obtenir desmembranes multicouches de grand dia-mètre (5,2 mm), de très bonne planéité(<30 nm), de faible rugosité et de réflecti-vité homogène et peu variable dans unelarge bande spectrale. La figure 3 montreque la réa lisation de telles membranes esten bonne voie. Il faut aussi contrôler desgaps physiques d’air très faibles entre lesmiroirs ( jusqu’à 200 nm) et assurer unebonne homogénéité des gravures pro-fondes de silicium dans des ouvertures de tailles très variables. Ces différents

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R M I C R O S Y S T E M E S O P T I Q U E S

Figure 1. Principe d’un imageur multi-spectraladaptatif. (1) Matrice de filtres Fabry-Pérot accor-dables. (2) Matrices de lentilles. (3) Capteurd’images.

Figure 2. Configuration des filtres accordables Fabry-Pérot. (a) Schéma en coupe d’un filtre Fabry-Pérot. (b) Dessin en perspective des miroirs mobiles.

a b

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3

verrous technologiques ont été étudiésen détail et la réalisation complète d’unematrice de filtres est en cours.

Micro-interféromètres Miraularges accordables

La microscopie interférométrique enlumière blanche ou monochrome est unetechnique très répandue pour la mesureplein champ, avec une résolution verticalesub-nanométrique, de profils de surface3D et des déformations, déplacements et vibrations de microstructures méca-niques [2]. Elle repose sur l’utilisationd’objectifs interférométriques Michelson,Mirau ou Linnik et une translation de réso-lution nanométrique de l’échantillon oude l’objectif pour obtenir des interféro-grammes avec des différences de cheminoptiques variables. Les objectifs interféro-métriques Mirau (figure 4), en raison deleur configuration planaire, sont ceux quise prêtent le mieux à la miniaturisation.Bien que le premier interféromètre Miraupartiellement intégré ait été réalisé dès1990, seulement quelques interféromè-tres Mirau et objectifs interférométriquesMirau partiellement ou complètementintégrés ont ensuite été proposés pour unfonctionnement en lumière monochromedans le domaine visible, UV ou DUV.

L’intérêt pour des objectifs interféromé-triques intégrés a été relancé récemmentpour la caractérisation de grandes sur-faces, ou celle de nombreux micro-dispo-sitifs ou de micro-objets sur une grandesurface, pour laquelle une mesure parallé-lisée avec des matrices d’objectifs interfé-rométriques accordables s’avère néces-saire. La mise en œuvre de cette idée quenous avions envisagée fin 2003 pour réa-liser un contrôle sur wafer de MEMS, a étéreconsidérée ré cemment dans notre labo-ratoire. L’institut Femto-ST a déjà obtenudes résultats intéressants en dé montrantla possibilité de réaliser des matrices demicro-objectifs interférométriques Miraumonochromes fonctionnels.L’objectif que nous visons est de franchirdes étapes supplémentaires en réalisantdes matrices de micro-interféromètresMirau pouvant fonctionner en mode

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Figure 3. Image de membranes multicouches etréflectivité spectrale mesurée avant optimisation.

Figure 4. Schéma de principe d’un objectif inter-férométrique de type Mirau.

Figure 5. Vue de dessus du miroir translatable d’uninterféromètre Mirau intégré.

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monochrome ou en lumière faiblementcohérente, dans les domaines visible ouproche infrarouge, et accordables enphase. Le micro-interféromètre sera cons -titué d’un miroir suspendu et actionné entranslation à l’aide de peignes électrosta-tiques verticaux (figure 5) et d’une mem-brane séparatrice multicouches de mêmetechnologie que celles de la figure 3.

Micro-résonateurs avec transduction opto-mécanique

Le coefficient de qualité, qui qualifie lespertes d’énergie vibratoire et la finessed’une résonance, est une caractéristiquemajeure des résonateurs mécaniques. Savaleur a un impact direct sur la résolution,la sensibilité et la stabilité des oscillateurset des micro-capteurs résonants. Lesmicro-résonateurs basse fréquence en sili-cium ou en GaAs monocristallin peuventprésenter des facteurs de qualité sousvide très élevé (>105) si les résonateurssont dimensionnés de façon appropriéeet si les pertes d’énergie via les ancragessont minimisées [3,4]. Le coefficient dequalité des micro-résonateurs est cepen-dant fortement dégra dé lorsqu’ils sontintégrés dans des microsystèmes élec -tromé caniques en raison de la nécessitéde les recouvrir d’électrodes pour réaliserl’actionnement et la détection des vibra-tions. De plus la transduction électro -mécanique impose un packaging sousvide complexe pour permettre le passage

des connexions électriques. Pour conser-ver le coefficient de qualité sous videélevé des résonateurs monocristallins, lasolution que nous étudions dans le cadred’un projet de la fondation EADS en colla-boration avec l’Onera et l’ESIEE repose surun actionnement optique par pression deradiation (figure 6a) ou par gradient dechamp optique (figure 6b) et une détec-tion du mouvement par déflexion laser(figure 6a) ou par obscuration de faisceau(figure 6b). En utilisant un faisceau lumi-neux proche infrarouge modulé en inten-sité, l’actionnement et la détection peu-vent être réalisés à travers l’encapsulationsous vide sur wafer et, de plus, sans échauf-fement du micro-résonateur. La mise enforme du faisceau à l’entrée et à la sortieest réalisée en intégrant des élémentsmicro-opti ques dans les wafers du packa-ging. Le déphasage temporel de 90° entrel’excitation et la réponse mécanique per-met d’utiliser le même faisceau pour l’ac-tionnement et la détection. Les résona-teurs choisis pour les tests sont desdoubles diapasons avec des miroirs deBragg air-Si verticaux qui ont été réalisésà l’ESIEE par gravure ionique réactive pro-fonde. Le montage d’un système op tiquepermettant la mesure sous vide des vibra-tions hors plan et dans le plan de micro-résonateurs, avec actionnement optiqueproche infrarouge, est en cours de finali-sation pour la caractérisation des mé -thodes de transduction mécanique propo-sées. En parallèle, nous avons développéun procédé de fabrication de microlen-

tilles en silicium de grande taille et déve-loppons le packaging sous vide intégrantces microlentilles et/ou des réseaux dediffraction et des films de piégeage desgaz (getters) pour obtenir une pressionfaible (<10-2 mbar) et durable.

Perspectives

Les développements en cours pour lestrois projets de MOEMS présentés ci-des-sus devraient permettre à terme d’établirune filière de fabrication de MOEMS inté-grés 3D qui pourra être mise à profit pourréaliser d’autres systèmes électroméca-niques optiques.

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Figure 6. Schémas de principe de résonateurs en silicium encapsulés sous vide avec transduction opto-mécanique. (a) Actionnement par pression de radiationet détection par déflexion de faisceau. (b) Actionnement par gradient de champ optique et détection par obscuration de faisceau.

a b

[1] H. Bertin, A. Bosseboeuf, P. Coste, J. Minet, J. Taboury, M. Péalat, N. Roux. Design of a mi-cromachined tunable fabry Pérot filter array formultispectral snapshot imaging. Optro 2012 Sym-posium, 8-12 février 2012, Paris[2] A. Bosseboeuf, S. Petitgrand. Interference mi-croscopy techniques for microsystem characteri-zation. In: Optical inspection of Microsystems, W.Osten (Ed.), CRC Press, pp. 217-244, 2007[3] B. Le Foulgoc, T. Bourouina, O. Le Traon, A. Bosseboeuf, F. Marty, C. Breluzeau, J.P. Grand-champ, S. Masson. Highly decoupled single-crys-tal resonateirs: an approach for the intrinsicquality factor. J. Micromech. Microeng. 16, S45-S43, 2006[4] I. Roland, S. Masson, O. Ducloux, O. LaTraon, A. Bosseboeuf. GaAs-based tuning fork mi-croresonators: a first step towards gaAs-based coriolis 3-axis micro-vibrating gyro (3 axis μCVG).Sensors and actuators A 172, 204-211, 2011

Références

Nicolas PASSILLY, Sylwester BARGIEL et Christophe GORECKIInstitut FEMTO-ST, Département [email protected]

La technologie MEMS (systèmes micro-électro-mécaniques) est aujourd’hui implantée dans différents domaines et conduit à de nombreuses applications commerciales. Grâce à son développement, les composants micro-optiques, optoélectroniques et micromécaniques bénéficient de techniques de micro-fabrication fiables et àfaible coût. Dans ce contexte, nos objectifs sont de miniaturiser les instruments optiques de grande taille qui restentaujourd’hui très répandus pour les mesures à l’échelle micrométrique. Ainsi, nous souhaitons réaliser desarchitectures hybrides d’instrumentation optique grâce à tout le potentiel des microsystèmes. Cette démarche,illustrée par différents projets dans cet article, permet d’atteindre une miniaturisation poussée, d’accéder à lamesure parallèle grâce à la disposition matricielle issue de la fabrication collective et dans certains cas, de donnerde nouvelles fonctionnalités.

Microsystèmes et microcomposants pour l’instrumentation optique sur puce

Les technologies MEMS pourl’instrumentation sur puce

Les technologies MEMS sont apparuesdans les années 70 et ont donné nais-sance, au début des années 90, aux pre-mières applications commerciales princi-palement avec les accéléromètres et lescapteurs de pression. Les MEMS optiques(ou MOEMS) ne sont apparus qu’au milieudes années 90 mais ont connu un essorrapide avec les commutateurs optiques,l’optique adaptative ou les matrices demicro-miroirs. Les systèmes ayant desfonctions optiques sont ainsi devenus unpan important des microsystèmes. À par-tir de ces composants majoritairementréflectifs, l’évolution tend aujourd’huidavantage vers l’association de compo-sants réfractifs et diffractifs capables demodifier les propriétés des faisceaux lumi-neux, en changeant par exemple leur miseen forme ou leur état de polarisation.Notre activité s’articule autour de cesMOEMS et nous essayons d’utiliser lestechnologies associées pour réaliser des architectures hybrides d’instrumenta-tion optique. Une de nos approches estl’intégration verticale multi-substrat quiconsiste, par exemple, à assembler ver -ticalement des substrats de types dif -

férents, comportant des éléments méca-niques, optiques ou électroniques afin de créer des systèmes hétérogènes etcomplexes sous forme matricielle. Ils peu-vent ensuite être utilisés tels quels pour lamesure parallèle ou bien être découpésen sous-ensembles individuels. Les inté-rêts majeurs sont le fort potentiel deminiaturisation et le peu d’assemblageset d’alignements individuels puisque lamajeure partie de la fabrication s’effectueau niveau wafer. Les technologies utili-sées sont des technologies de micro-usi-nage avec différents types de lithographie(optique ou électronique), de gravure(sèche ou humide) majoritairement surverre et silicium. Les différentes tech-niques de soudure (anodique, eutectique)sont également requises afin d’intégrerdes briques de base hétérogènes.

Cellules pour les horloges atomiques miniatures

Un des exemples d’application destechniques de micro-fabrication est laréalisation d’horloges atomiques minia-tures susceptibles de fournir une base detemps avec une précision de l’ordre de 10-11 à la journée tout en maintenant une

consommation électrique faible afinqu’elles puissent être embarquées. Ceshorloges sont basées sur un phénomèneappelé le piégeage cohérent de popula-tion (CPT) qui consiste à interroger unevapeur alcaline par un faisceau laser issud’une diode laser modulée en fréquence.Un photodétecteur permet de détecter la résonance atomique utilisée pour as -servir la fréquence de modulation dulaser, afin de délivrer un signal stable etprécis. Ce principe permet de s’affranchirde la cavité micro-onde de résonance,présente dans la plupart des horlogesmacroscopiques. Les technologies demicro-fabrication issues des MEMS sontdonc utilisées pour réaliser la cellule quicontient la vapeur alcaline (césium dansnotre cas). Celle-ci est composée d’unsandwich silicium-verre assemblé parsoudure anodique, et où le silicium estusiné par gravure réactive profonde afinde générer la cavité emprisonnant lesatomes de césium (figure 1).

Pour garantir une bonne herméticité de la cellule, nous avons développé unetechnique de remplissage de la vapeuralcaline basée sur un dispenser, stable à la température de la soudure anodique, et qui peut être post-activé par un échauf-fement local par laser une fois la cellule


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scellée définitivement. Cette approchegarantit une atmosphère interne et unesoudure de très bonne qualité. Pour quele signal CPT soit suffisamment élevé (etpour éviter d’avoir à refroidir la cellule), latempérature nominale d’utilisation est deplusieurs dizaines de °C. À ces tempéra-tures, l’agitation thermique des atomes decésium est significative, engendrant unélargissement Doppler de la résonanceatomique. C’est pourquoi les atomes decésium doivent être dilués dans un gaztampon (e.g. Ar, Ne) qui, par effet Dicke,ralentit la diffusion des atomes et parconséquent augmente le temps entredeux collisions sur les parois de la cellule.Ce gaz permet, par conséquent, de ré duirela largeur Doppler, d’augmenter la duréede vie de la cohérence CPT et de réduire lalargeur de la résonance atomique.

Pour remplir la cellule de ce gaz tam-pon, nous avons développé un procédéde soudure anodique en deux étapes quipermet d’éviter les décharges électriquesconsécutives à l’ionisation du gaz tamponet empêchant la limitation de la tensionapplicable. Une pré-soudure est donc réa-lisée en présence de gaz tampon à unetension inférieure à la tension de cla-quage, suivie une fois la chambre ventiléed’une seconde soudure à une tension de900 V pour renforcer la qualité du scelle-ment. Nous avons montré que ces tech-niques de remplissage de vapeur alcalineet de gaz tampon permettaient la réalisa-tion de cellules dont la durée de vie étaitde plusieurs années.

Ce projet de réalisation de micro-hor-loges atomiques est un projet transverse

de FEMTO-ST impliquant, en plus du dé -partement MN2S, le département Temps-fréquence pour la métrologie temps-fré-quence. Ce projet a reçu en particulier lesoutien de la commission européenne(FP7) qui a permis de fédérer un consor-tium de partenaires européens (pourl’électronique, le laser VCSEL, le packa-ging) et a conduit récemment à la réalisa-tion d’un démonstrateur MEMS de ceshorloges atomiques.

Système interférométrique d’inspection parallèle de MEMS

Dans le cadre d’un autre projet euro-péen appelé SMARTIEHS, nous avons participé à la réalisation d’un systèmeopti que d’inspection massivement paral-lèle pour le contrôle en ligne de la produc-tion de MEMS. L’élément central de ce système d’inspection est une matriced’interfé romètres (démonstrateur com-posé de 5 x 5 canaux), dont le pas est unmultiple de l’écart entre deux structures àinspecter, et dont le concept est basé surl’interchangeabilité des wafers sondes(par exemple : matrice d’interféromètres à basse cohérence pour la topographie, ou matrice d’interféromètre laser pour la caractérisation des paramètres dyna-miques). Pour les mesures de topographie,ce dernier est composé d’une ma trice d’in-terféromètres de Mirau micro- usinés,basée sur l’assemblage vertical de deuxwafers, l’un muni d’une matrice de micro-lentilles, de ré seaux de diffraction pour lacorrection des aberrations chromatiques

et sphériques et de micro-miroirs de réfé-rences, l’autre basé sur un dépôt multi-couches diélectrique servant de lameséparatrice (figure 2, schématisant uncanal unique). Ce système est égalementcomposé d’un bloc d’illumination/détec-tion, comprenant une matrice de diodesélectroluminescentes émettant à la lon-gueur d’onde de 470 nm, couplée à un cap-teur « smart-pixel » qui permet de détecteret démoduler le signal d’interférences.

Le wafer sonde comprend quatre com-posants micro-optiques différents. Lamicrolentille réfractive est caractériséepar un profil sphérique et une ouverturenumérique égale à 0,135 (longueur focalede l’ordre de 9 mm). La correction desaberrations induites par la microlentilleest réalisée grâce à un élément diffractif,positionné sur sa face plane, qui présenteun profil de phase à symétrie radiale. Cecomposant en polymère est répliqué parmoulage ultra-violet depuis un masterréalisé par lithographie laser à dose varia-ble. Au centre de celui-ci, un micro-miroirde référence en aluminium de dimension700 × 700 μm2 est préalablement déposéau-dessus d’une couche de silicium amor -phe pour limiter la lumière directementréfléchie vers le détecteur (figure 3). Cescouches sont générées par procédé lift-off après le dépôt PECVD du silicium etl’évaporation de la couche d’aluminiumsur une couche de résine structurée parphotolithographie. En parallèle, la lameséparatrice fonctionnant sous incidencenormale est réalisée par pulvérisation deplusieurs paires de couches SiO2 et SiOxNy.Ces deux wafers sont alors assemblés

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Figure 1. Microcellule verre-silicium-verre à vapeur alcaline comprenant deux cavités, l’une pour le dispenser qui permet de relâcher le césium après le scellementde la cellule, l’autre pour l’interrogation optique des atomes de césium, reliées par d’étroits canaux.

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Figure 2. Vue schématique d’un des interféromètres de Mirau. Le wafer sonde est composé de deux waferscomprenant une microlentille, des corrections d’aberrations diffractives et un micro-miroir, ainsi qu’unelame séparatrice.

Figure 3. Image de l’un des composants diffractifspermettant la correction d’aberrations issues dela microlentille, avec le micro-miroir déposé aucentre.

Figure 4. Image du wafer sonde assemblé.

autour d’un wafer de séparation qui per-met d’ajuster le chemin optique entre lesdeux bras de l’interféromètre (figure 4).

La figure 5 présente les images d’un cap-teur MEMS infrarouge enregistrées par uncanal interférométrique du système où lesfranges d’interférences sont clairementvisibles. La dimension des poutres au cen-tre est de 10 microns.

Figure 5. Image d’un capteur infrarouge enregis-trée par l’un des interféromètres de Mirau où l’ondistingue les franges d’interférences. La surfaceinspectée par un canal correspond à la taille dumicro-miroir (700 x 700 m2), la largeur des pou-tres au centre est de 10 m.

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Microscope confocal à balayage

Comme pour le projet précédent, l’idéedu microscope confocal à balayage inté-gré sur puce est d’utiliser les techniquescollectives de fabrication en vue de minia-turiser le dispositif (pour des inspectionsin situ), de réduire son coût et éventuelle-ment d’accéder à la mesure parallèled’échantillons qui peuvent être par exem-ple contenus dans des canaux micro-flui-diques, si ce système est utilisé conjointe-ment avec des matrices de détecteurs etde lasers à semi-conducteurs.

Ce système est basé sur l’intégrationverticale de différentes briques de basehétérogènes munies de composants mi -cro-optiques, micromécaniques et opto -

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Figure 7. Collection d’actionneurs électrostatiquesà plaques parallèles portant une microlentille.

Figure 8. Table électrostatique X-Y à peigne interdigité avec son emplacement pour recevoir une microlentille.Les encarts montrent les parties isolantes de fixation des cadres ainsi que les peignes interdigités.

Figure 6. Micro-scanner 3-D micro-usiné intégréverticalement : vue éclatée des briques de base.

électroniques pour la réali -sation d’un scanner micro-optique. Un des défis est doncl’assemblage multi-substratvertical, qui consiste à empilerdifférentes briques fonction-nelles et à les connecter entreelles. Le micro-scanner com-porte différents actionneursélectrostatiques em barquant,sur leur membrane en silicium,des microlentilles réfractivesen verre qui permettent leur

déplacement précis dans le plan (X-Y) ethors du plan (Z) afin de défléchir un fais-ceau laser et le focaliser suivant les troisdimensions (figure 6). L’actionneur Z est

un actionneur électrostatique en siliciumà plaques parallèles (figure 7) dont lacourse atteint ± 35 μm à des fréquencesde plusieurs centaines de hertz. L’action-neur X-Y est composé de deux cadresimbriqués et actionnés par des peignesinterdigités (figure 8). L’isolation électriqueentre les deux cadres suspendus permetun con trôle indépendant des mouve-ments en X et en Y. En mode statique, lesdéplacements atteignent ± 30 μm en X et ± 40 μm en Y. Les fréquences de réso-nances sont également de plusieurs cen-taines de hertz.

Afin d’intégrer les microlentilles enverre sur les membranes de ces action-neurs, nous avons recours au moulage àpartir de moules en silicium. Ces moulessont générés par différents types de gra-vure humide, isotrope (HF/HNO3) ou ani-sotrope (KOH) en fonction des paramètresoptiques recherchés (diamètre, ouverturenumérique, distance focale) (figure 9). Les moules obtenus par double gravureanisotrope permettent la fabrication delentilles de grand diamètre et de faibleépaisseur (ON < 0,05, focale de plusieursmillimètres), tandis que les moules gravésisotropiquement produisent des lentillesde petit diamètre et de grande épaisseurdont la forme est proche d’un profil hémi-sphérique (ON < 0,5, focale de quelquescentaines de microns). Pour le moulageproprement dit, un substrat de verre boro-silicaté est assemblé au substrat en siliciumcontenant les moules (par soudure ano-dique) avant un recuit du verre. Une fois

le moule rempli, le verre est poli puis unefenêtre est ouverte à travers le substrat ensilicium pour libérer la lentille qui resteintégrée sur silicium (figure 9).

L’assemblage de ces différents substratsest ensuite réalisé séquentiellement parsoudure multi-niveaux. Une des difficultésréside dans la compatibilité des procédésde soudure avec les méthodes d’intégra-tion des composants micro-optiques. Uneautre difficulté concerne la réalisation desvias pour les connexions nécessaires à l’ac-tionnement et leur compatibilité avec l’as-semblage multi-niveaux, puisque lesconnexions doivent être accessibles sur lasurface de la puce en vue de systèmes demesure massivement parallèles.

Les performances d’un tel système, dont le volume n’excédera pas 1 cm3, sont une résolution comprise entre 1,5 et2,5 μm et un volume de balayage de 60 ×60 × 60 μm3.

Le projet est aujourd’hui réalisé en col-laboration avec l’institut Fraunhofer ENAS(Allemagne), spécialiste de l’assemblagemulti-substrats.

Une voie vers de nouvelles applications

Depuis la fin des années 1990, les MEMSoptiques ont lentement évolué à partir de

composants optiquement passifs (action-nement de micro-miroirs) vers des com-posants optiquement actifs permettantde modifier les propriétés intrinsèquesdes faisceaux de lumière. Cette évolutioninitiée par l’optique adaptative s’orienteaujourd’hui vers des systèmes dans les-quels l’association d’actionneurs et dedivers composants micro-optiques (ré -fractifs, diffractifs) permet de construiredes fonctions optiques complexes etdynamiques. Cette évolution est renduepossible par le développement ré cent destechnologies micro-optiques et d’intégra-tion hétérogène. Les technologies MEMS

sont donc aujourd’hui propices à la réali-sation d’instruments opti ques sur pucecomplets. Leurs avantages sont claire-ment le très fort potentiel de miniaturisa-tion, la réduction de la consommationénergétique et de leur coût ainsi que l’ac-cès à la mesure massivement parallèle. En surmontant l’obstacle de l’intégrationde tels systèmes complexes, de nouvellesapplications pour la médecine (systèmesportables à haute résolution, micro-endo-scopes), ou pour les télécommunicationsdeviennent réalisables.

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Figure 9. Génération de microlentilles par mou-lage. À gauche : moule en silicium réalisé par gra-vure humide isotrope, au centre : microlentilles enpolymère répliquées à partir des moules, à droite :matrice de microlentilles en verre intégrées sur silicium.


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La gestion des émissions industrielles et le contrôle de la pollution de l’air sont aujourd’hui des « impératifs » visantà augmenter la qualité de vie aussi bien du point de vue de la santé publique que du confort. Des moyensimportants ont été déployés pour y parvenir avec une volonté forte des pouvoirs publics de s’attaquer auxproblèmes de santé environnementale et, pour l’habitat résidentiel, de la consommation énergétique. Lesprincipales avancées technologiques visent aujourd’hui la réalisation d’appareils de mesure permettant dedétecter les principaux polluants efficacement et à moindre coût.

Développement d’un détecteur optique de gaz intégré sur puce

Dans ce contexte, la détectionoptique offre un certain nombred’avantages et notamment celui

d’adresser spécifiquement les moléculesd’intérêt par le choix de la longueurd’onde de la source. En effet, chaquemolécule possède un spectre d’absorp-tion distinct qui représente une « signa-ture » unique du composé chimique. Lechoix d’une raie ou d’une bande caracté-ristique du spectre permet donc d’identi-fier la présence d’un gaz donné et d’enestimer la concentration.

Nous présenterons ici une nouvelleapproche développée conjointement auCEA-Leti et au III-V Lab visant la réalisationd’une source intégrée multi-longueurd’onde à base de lasers à cascade quan-tique (QCL), couplés à un capteur de gazminiaturisé. L’émission des sources QCL sesitue dans la bande 3-10 μm où l’absorp-tion des gaz polluants est usuellementmaximale, ce qui permet la réalisation decapteurs à très hautes performances.

Détecter des traces de polluantsUn problème de santé publique

La pollution atmosphérique est actuel-lement un problème environnementalimportant. Les nombreux agents chi-miques identifiés dans l’air en milieu ur -

bain et périurbain ont un impact direct surl’environnement, et/ou sur la santé despersonnes. Parmi les polluants les plussouvent mentionnés, citons les gaz à effetde serre – CO2, CH4, NOx, O3, CFC, etc. – oucertains composés chimiques toxiquessouvent présents dans les émissionsindustrielles – l’ammoniaque, les anhy-drides sulfureux, l’acide sulfurique ouBTEX. Les recommandations de l’Organi-sation mondiale de la santé (OMS) sur lesniveaux de pollution acceptables concer-nent uniquement l’air extérieur tandisque de nombreuses études mentionnentdes niveaux de pollution 10 à 20 fois plusélevées (selon les polluants) à l’intérieurdes bâtiments. La surveillance des niveauxde pollution dans les espaces confinés estdonc une thématique en devenir.

Un marché en constante évolutionPar conséquent, le marché des techno-

logies consacrées à la détection de gazsous forme de traces est en pleine expan-sion aussi bien pour la pollution atmo-sphérique que pour le contrôle de la qua-lité de l’air dans les bâtiments, avec destaux de croissance annuels bien supé-rieurs à 10 % par an [1].

La détection de ces agents chimiquesnécessite le développement d’une nou-velle famille de capteurs flexibles et adap-tables à une plus grande variété de pol-

luants. Les caractéristiques principales deces nouveaux capteurs sont : une sensibi-lité très élevée permettant la mesure deconcentrations de polluants en traces(jusqu’à quelques parts par milliard - ppb),une grande rapidité de mesure pour effec-tuer l’acquisition en quelques secondestypiquement, la modularité et la flexibilitédu système de détection permettantd’adresser plusieurs espèces chimiquessimultanément en fonction de l’applica-tion visée, et enfin les dimensions qui doi-vent être impérativement compatiblesavec un système portatif fonctionnantindifféremment à l’extérieur et dans lesespaces confinés.

La détection par spectroscopie optiqueParmi les différentes méthodes exis-

tantes, la détection de gaz par spectrosco-pie optique est une technologie robusteet bien établie, permettant la mesure d’es-pèces chimiques sous forme de traces.Chaque molécule ayant un spectre infra-rouge (IR) unique, cette technique béné-ficie d’une grande sélectivité, couplée àdes sensibilités élevées qui progressentparallèlement au développement dessources laser de plus en plus performantes.Aujourd’hui, les diodes laser accordablessur une plage allant de 0,7 à 2,5 μm et leurssystèmes spectroscopiques associés (tun-able diode laser spectroscopy, TDLS) sontPh

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traces, des avancées technologiques ma -jeures sont encore nécessaires afin de ren-dre cette technique flexible et capable dedétecter plusieurs espèces chimiquesdans un système complètement portatif.

Les recherches en coursDepuis 2009, le CEA-Leti et le III-V Lab

développent conjointement un capteurminiaturisé basé sur une source laser à cascade quantique (QCL), multi-lon-gueurs d’onde accordable, un circuit pho-tonique IR et un détecteur photoacous-tique. À terme, ces composants serontintégrés sur une même puce de siliciumpour constituer un capteur de quelquescm² seulement. La figure 2 montre une vued’artiste des composants constituants ledispositif et de leur agencement mutueldans le capteur intégré.

L’approche proposée vient de la com -pilation de concepts et de résultats expé-rimentaux préliminaires présentés danstrois publications de Lee et al. [3], Soref [4],et Holthoff et al. [5] discutant respective-ment la réalisation d’une source large-ment accordable, le concept de photo-nique intégrée moyen IR et la réalisationd’une cellule photo-acoustique MEMS.

La première étape vers la miniaturisa-tion d’un système spectroscopique multi-gaz est la miniaturisation d’une sourcelaser accordable dans le moyen IR. Avecl’invention du QCL, en 1994, la commu-nauté spectroscopique a pensé que lasolution ultime pour la détection de gazétait devenue disponible. En effet, les QCLse caractérisent par une émission dans labande allant de 4 à 12 μm où les raies d’ab-sorption vibratoires fondamentales desmolécules de gaz sont plus intenses queleurs harmoniques dans le proche IR.Aujourd’hui, les sources QCL couvrentpratiquement l’ensemble du spectremoyen IR. Ces sources sont de plus dis -ponibles commercialement aussi bien en version continues (CW) que pulsés et,comme le montre la figure 3, elles ont étéutilisées pour détecter un grand nombrede composés volatils toxiques.

Grâce à la combinaison de QCL et deméthodes de détection à très haute sen-sibilité, la spectroscopie optique moyen IR peut répondre efficacement aux exi-gences rigoureuses de sensibilité et de

largement déployés dans un grand nom-bre d’applications industrielles pour lecontrôle des émissions, le contrôle de pro-cédés et la détection de polluants. À titred’exemple (figure 1), citons les systèmesspectroscopiques pour la détection deshydrocarbures utilisés sur les installationspétrolières offshore réalisés par NorskElektro Optikk. La robustesse des sourcesde type « état solide » utilisées permet unedurée de vie de plusieurs années sansaucun besoin de calibration.

Vers des systèmes miniaturisésLes inconvénients des systèmes actuels

Malgré leurs performances, ces systè -mes montrent des inconvénients nota-bles qui freinent considérablement leurplus large utilisation :– la nécessité d’utiliser un laser pourchaque molécule d’intérêt dans le cas desmolécules simples comme CO, CO2 ou CH4,ou une source largement accordable pourles molécules complexes comme cellesprésentant des propriétés explosives ;– la taille moyenne des systèmes couram-ment commercialisés (~20 litres, ~20 kilo-grammes) qui les rend transportables etnon réellement portables ;– la bande d’émission des diodes lasertypiquement limitée au proche IR et nepermettant d’adresser que des raies d’ab-sorption peu intenses.

Si le TDLS semble être une solution pro-metteuse pour la détection de gaz en

Figure 1. Système portatif de détection de gazcommercialisé par Norsk Elektro [2].


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Microphones

Acoustic resonator

Inlet/outlet Sealing

Microphones

WaveguidesLasers

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Figure 2. Capteur miniaturisé basé sur une sourceQCL multi-longueur d’onde accordable, un circuitphotonique et un détecteur photoacoustique inté-grés sur la même puce de silicium.

sélectivité requises pour l’analyse de pol-luants dans l’air et dans les émissionsindustrielles.

L’intégration des différents composantsLes lasers à cascade quantique

Dans un laser QCL, le milieu actif estconstitué de super réseaux de semi-conducteur III-V réalisés par épi-taxie par jets moléculaires, tech-nique nécessaire au contrôle finde la structure de bande interditede l’ensemble. Pour un empile-ment de matériau donné, le QCLpeut couvrir une gamme spec-trale jusqu’à 300 cm-1 autour de lalongueur d’onde nominale. Danscette plage, la sélection en lon-gueur d’onde du laser final estobtenue soit par l’intermédiaired’une cavité résonante externe,soit par l’adjonction d’un réseaumétallique sur la surface du milieuactif. Cette dernière technologie,couramment identifiée comme distribu-ted feedback ou DFB, permet de limiter la

bande d’émission à moins d’1 cm-1 accor-dable sur 4−6 cm-1 et elle s’adapte parti-culièrement bien à la miniaturisation etl’intégration dans un système sur puce enraison de sa compacité, de sa robustesseet de sa facilité d’utilisation.

Récemment, Lee et al. ont proposé unesource QCL multi-longueur d’onde, consti-tuée d’une barrette de lasers DFB fonc-tionnant à différentes longueurs d’onde,réalisés à partir d’un seul empilementconstituant le milieu actif [3]. Chaque laserpossède une facette de sortie qui lui estpropre, ce qui rend son utilisation dans les systèmes commerciaux difficile, et de -

mande un alignement optique à chaquechangement de la longueur d’onde de tra-vail. Pour rendre ce type de source exploi-table dans les systèmes de détection degaz autonomes, la solution consiste àcombiner la sortie de chaque source laseren utilisant un circuit photonique intégréapproprié, capable de les multiplexer versune sortie unique. Une telle source QCLmulti-longueur d’onde peut être associéeà un détecteur de type spectroscopiqueadéquat, éventuellement miniaturisé surpuce, pour en faire un capteur multi-gaz.

Un défi technologiqueCette approche est actuellement explo-

rée conjointement par le CEA-Leti et le III-V Lab. Cependant, si d’un point de vueconceptuel cette association est simple et directe, un effort technologique trèsimportant est nécessaire pour mener àbien une telle intégration. Cela impliquenotamment le transfert et la mise en com-patibilité des procédés de fabrication dessources QCL directement sur silicium, lamise en œuvre d’une filière technologiqueet la réalisation d’un ensemble de compo-sants optiques intégrés pour la fabricationd’un circuit photonique sur Si et, pour ter-miner, la réalisation d’un détecteur spec-troscopique compatible avec les techno-logies de micro et nano-fabrication.

Aujourd’hui, les sources QCL sont fabri-quées par microstructuration des multi-couches à base InAs/AlSb constituant lemilieu actif en utilisant des procédés spécifiques aux semi-conducteurs III-V.

La réalisation de ces sources sursubstrat de silicium impliqued’une part le transfert des couchesactives de quelques micronsd’épaisseur par collage molécu-laire, et d’autre part leur struc -turation. Cette ap proche a déjàété validée sur des sources laserproche IR couramment utiliséespour les applications DataCom [6]et c’est un des objectifs priori-taires de la collaboration CEA-Leti/III-V Lab. Comme le montre leschéma de la figure 4, la réalisationd’une source intégrée est trèsambitieuse et les enjeux sont mul-

tiples : couplage source/guide, transfertde l’empilement par collage, préservation

Figure 3. Composés volatils toxiques et longueurd’onde caractéristique de détection [4].

de sa fonctionnalité, et gestion de lacontamination croisée entre le Si et lesmatériaux III-V.

S’affranchir des composants optiquesDans un système utilisant plusieurs

sources laser, les différents faisceaux sontagencés sur un même chemin optique àl’aide de composants optiques nécessi-tant un réglage minutieux et une stabilitéthermique et mécanique poussée, ce quiempêche de facto toutes réalisationsincluant plus de 3 ou 4 sources. La solutiontechnique en cours de développement auLeti et au III-V Lab consiste à réaliser un cir-cuit photonique moyen IR basé sur desguides d’ondes intégrés sur substrat desilicium. Ainsi, nous avons développé unempilement spécifique SiGe/Si capablede couvrir la bande 3 à 9 μm, qui offrel’avantage indéniable d’être compatibleavec la technologie CMOS standard. Ce choix de matériaux tient égalementcompte de la nécessité de réaliser desguides à faibles pertes ce qui, d’une partinterdit l’utilisation d’oxyde et nitrure de

silicium typiquement utilisé dans la réali-sation des guides proche IR et, d’autrepart favorise l’utilisation de techniques decroissance épitaxiale réduisant significa-tivement le nombre de défauts présentsdans les matériaux utilisés. Un exemple deguide SiGe/Si à gradient de compositionest montré en figure 5.

L’utilisation de guides intégrés conjoin-tement aux sources QCL permet de s’af-franchir des composants optiques macro-scopiques, l’agencement des faisceauxétant assuré par des fonctions optiquesintégrées telles que les multiplexages réalisés en même temps que les guides. La structure monolithique assure une sta-bilité mécanique et thermique bien meil-leure.

Utilisation de la détection photoacoustiqueLe dernier sujet adressé au sein de la

collaboration CEA-Leti/III-V Lab est la réa-lisation d’un détecteur spectroscopiqueminiaturisé. Parmi les différentes tech-niques couramment utilisées, la détectionphotoacoustique présente deux avan-

tages primordiaux. In primis le design etles performances de la cellule sont indé-pendantes de la longueur d’onde em -ployée, ce qui permet d’adapter le mêmesystème à plusieurs espèces chimiques.Deuxième avantage, le signal acoustiquemesuré est, entre autres, inversement proportionnel au volume de la cellule, etla réduction de taille requise pour passerd’une fabrication traditionnelle par usi-nage à une fabrication collective sur substrat planaire basée sur la technologieMEMS augmente les performances ul -times de ce type de capteur.

Comme le montre la figure 2, dans notreapproche le détecteur photoacoustiqueest entièrement réalisé à partir d’une ouplusieurs plaques de Si éventuellementempilées, où sont fabriqués la celluleacoustique, les microphones et, dans saversion finale, la matrice de sources QCLet le circuit photonique amenant la radia-tion laser jusqu’à la cellule. La réalisationde ce dispositif est un projet novateur etambitieux dans lequel l’enjeu principalreste le dimensionnement d’une cavitéacoustique optimale avec des dimensionstypiques de l’ordre de 100 μm, l’objectifétant d’atteindre des performances com-parables aux systèmes macroscopiques.Ceci constituera un capteur spectrosco-pique moyen IR sur puce sensible, sélectifet capable de détecter plusieurs gaz.


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Figure 4. Exemple d’intégration hétérogène d’une source QCL sur guide Si [6].

Figure 5. (a) Schéma du guide SiGe/Si à gradient de composition et (b) exemple de guide après fabrication.

[1] Source : Frost and Sullivan (2007)

[2] http://www.neomonitors.com/products/gas-portable/

[3] B.G. Lee, M.A. Belkin, C. Pflügl, L. Diehl, H.A. Zhang, R.M. Audet, J. MacArthur, D.P. Bour,S.W. Corzine, G.E. Höfler, F. Capasso, DFB Quantum Cascade Lasers Array, IEEE JQE, 45(5),554 (2009)

[4] R. Soref, Toward Silicon-based Longwave Inte-grated Optoelectronics, Proceedings of SPIEPhotonics, 6898-5 (2008)

[5] E. Holthoff, J. Bender, P. Pellegrino, A. Fisher,Quantum cascade laser-based photoacoustic spec-troscopy for trace vapor detection and moleculardiscrimination, Sensors, 10, 1986-2002 (2010)

[6] B. Ben Bakir, A. Descos, N. Olivier, D. Bordel,P. Grosse, J.-M. Fédéli, Hybrid silicon/III-V lasersources based on adiabatic mode transformers,Proc. SPIE, 8264, 82640C (2012)

Bibliographie

Cladding Core


Philippe ARGUELLAAS-CNRS / Université de Toulouse

[email protected]

L’intégration de fonctions optiques au sein de systèmes compacts et robustes permet d’envisager la réalisation dedispositifs répondant à des besoins issus de nombreux domaines d’applications. Au-delà des procédésd’hybridation qui restent aujourd’hui les plus répandus pour accéder à ces systèmes, la recherche de solutionsmonolithiques constitue un enjeu de première importance pour leur développement à grande échelle. Ainsi, lamise en œuvre de technologies issues de la microélectronique est une voie privilégiée pour l’élaboration dedispositifs innovants, à large diffusion et à fortes potentialités, notamment grâce à l’intelligence procurée parl’association de diverses fonctions électroniques. Un tel dispositif est présenté ici : il s’agit d’un micro-interféromètredont le principe de fonctionnement a permis une intégration monolithique de fonctions optique et photo-détectricesur silicium, lui conférant de grandes potentialités pour le développement de nouveaux microsystèmes optiques.

Micro-interféromètre monolithique sur silicium pour applications en espace libre

Les atouts d’un mode de fabrication collective

La miniaturisation de fonctions opti -ques et leur intégration au sein de micro-systèmes sont aujourd’hui des voies privi-légiées pour accroître la compacité et larobustesse d’un grand nombre de dispo-sitifs. Ces fonctions optiques peuvent, en outre, être associées à des fonctionsélectroniques ou mécaniques au sein demicrosystèmes plus complexes, commu-nément appelés MOEMS (micro-opto-electro-mechanical systems), dont lesfonctionnalités accrues sont recherchéespour de nombreuses applications, notam-ment dans le domaine des capteurs et de l’instrumentation. Cependant, bienque des procédés technologiques issus de la micro-électronique permettent laréalisation de la plupart des élémentsconstitutifs de ces systèmes, leur élabora-tion simultanée sur un support communse heurte à d’importantes difficultés. Eneffet, selon leur nature, les élémentsrecherchés sont obtenus par des filièrestechnologiques différentes et peu com-patibles entre elles. De plus, les élémentsoptiques font généralement appel à des

dimensions et géométries spécifiques quiim posent une réalisation dissociée, suivie de leur hybridation sur une plate-formedestinée à accueillir les différentes fonc-tions à associer. Cette démarche est la plusrépandue pour la réalisation de microsys-tèmes optiques pouvant notammentdevenir « intelligents » grâce à la mise enœuvre de diverses fonctions électro-niques de conditionnement et de traite-ment du signal, préalablement intégréessur une plate-forme d’accueil en silicium.

Toutefois, parallèlement à cette démar -che d’hybridation, on peut trouver quel -ques exemples de dispositifs obtenus parintégration entièrement monolithique etproduits à faible coût par la mise en œuvred’une technologie collective issue de lamicro-électronique. Il s’agit là de disposi-tifs relevant essentiellement du domainede la photo-détection dont le mode deréalisation collective constitue un atoutmajeur permettant d’atteindre compa-cité, robustesse, intelligence, et diffusionà grande échelle. Le micro-interféromètreprésenté dans la suite est obtenu par lamise en œuvre de ce dernier mode de réa-lisation et bénéficie ainsi des avantagesqui lui sont associés.Ph

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Paramètre physiqueinduisant

un déphasage entreles deux faisceaux

Recombineur+

Détecteur

Figure 1. Représentation schématique d’un cap-teur optique interférentiel.

Principe du micro-interféromètre

Le principe de fonctionnement de di -vers capteurs optiques repose sur la détec-tion de franges d’interférences. Ainsi, pourmesurer le paramètre physique visé, lecapteur met en œuvre un interféromètrequi permet de déterminer la valeur dudéphasage induit par ce paramètre entreun faisceau « sonde » et un faisceau de « ré -férence ». Au-delà de la source lumineuseet de l’élément séparateur du faisceau

initial en deux bras, un tel capteur doit alorsassocier (figure 1) :– un recombineur de faisceaux procurantla superposition du faisceau de référenceet du faisceau sonde après qu’il ait étédéphasé ;– un photo-détecteur positionné de sorteà recevoir le produit d’interférence de cesdeux faisceaux et délivrant un signal per-mettant d’effectuer la mesure souhaitée.

Parmi les différentes solutions pour re -combiner deux faisceaux, et dans la re -cherche de l’intégration des différentesfonctions au sein d’un microsystème op -tique, la mise en œuvre d’un réseau de diffraction présente l’avantage d’être réa-lisable par des technologies micro-élec-troniques conventionnelles. Cet élémentsera donc disposé de sorte à intercepterles faisceaux constituant les deux bras de l’interféromètre et à en assurer la miseen interférence. Dans ce cadre, une confi-guration commode consiste à travailleravec des faisceaux incidents symétriquespar rapport à la normale à la surface duréseau. La recherche de l’incidence de Littrow (voir encadré) garantit alors unesuperposition parfaite de tous les ordresde diffraction. Le faisceau de sonde et lefaisceau de référence sont ainsi diffractésdans les ordres transmis et réfléchis par leréseau et, selon chaque direction de dif-fraction, ces deux faisceaux engendrentdes ondes qui interfèrent et dont le pro-duit d’interférence est fonction du dépha-sage induit par le paramètre physique àmesurer. Lorsque la valeur de ce paramè-

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En haut, image d’une larve de drosophile en microscopie THG non-corrigée. En bas, image du même échantillon corrigée avec l’optique adaptative.Images de E. Beaurepaire, D. Débarre etN. Olivier, Ecole Polytechnique, LOB

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Encadré

Un faisceau lumineux tombant sur un réseau de diffraction est dit « en incidence de Littrow »s’il se superpose à un des faisceaux diffractés par le réseau (figure a). La répartition des directionsde diffraction est alors symétrique par rapport à la normale à la surface du réseau. Lorsquele faisceau superposé correspond à l’ordre m de diffraction, on est en présence de l’incidencede Littrow d’ordre m. Ainsi, deux faisceaux en incidence de Littrow selon le même ordre, etsymétriques par rapport à la normale à la surface du réseau (figure b), procurent la superpositionde tous leurs ordres de diffraction.

tre varie, le déphasage évolue et entraîneune modification des conditions d’inter-férence dans chaque direction de diffrac-tion qui se traduit par une modification dela répartition de l’énergie totale [1]. Ainsi,selon la valeur du déphasage, la puissanceoptique apportée par les deux faisceauxincidents peut se répartir majoritairementdans les ordres transmis ou dans les ordresréfléchis.

Afin de mesurer l’évolution de cetterépartition de puissance, il suffit de dispo-ser, sous le réseau, une photodiode quiintercepte tous les ordres transmis. L’ex-ploitation du courant délivré par cetteseule photodiode permet alors d’accéderà la valeur du déphasage et, par suite, à lavaleur du paramètre physique à mesurer.Le choix de cette configuration innovantereposant sur la simple superposition d’unréseau de diffraction et d’une photodiodeprésente l’avantage considérable d’êtrecompatible avec une réalisation entière-ment monolithique. Dans cette perspec-tive, l’utilisation d’un substrat en siliciumpermet, à la fois, la réalisation de photo-diodes efficaces dans le domaine spectraldu visible et proche infrarouge, la réalisa-tion de réseaux de diffraction par diversprocédés, et l’association de fonctionsélectroniques génériques ou spécifiquesà l’exploitation visée. Les technologiesmicro-électroniques offrent ainsi la possi-bilité d’accéder à un micro-interféromètrecompact, robuste, « intelligent » et bonmarché, essentiellement dédié à des ap -plications en espace libre.

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Évaluation des performances

La photodiode située sous le réseau dediffraction délivre un courant électriquedont l’intensité dépend du déphasageintroduit entre les deux bras de l’interfé-romètre par le paramètre physique àmesurer. Lorsque le déphasage évolue defaçon monotone, la variation de l’intensitédu photocourant présente une compo-sante continue et une composante alter-native d’allure sinusoïdale (figure 2). Pourune puissance incidente donnée, la com-posante continue est essentiellementconditionnée par la nature et la géométriedu réseau de diffraction, tandis que lacomposante alternative reflète l’évolu-tion de l’état d’interférence entre les deuxfaisceaux incidents. Les performances dumicro-interféromètre sont alors évaluéesen termes de contraste que l’on définitcomme le rapport entre l’amplitude de lacomposante alternative du photocourantet la valeur de sa composante continue.

La recherche d’une valeur de contrasteélevée suppose donc la réalisation d’undispositif dont le réseau de diffractionprocure un net renforcement des ordrestransmis ou des ordres réfléchis en fonc-tion de l’évolution du déphasage entre lesdeux faisceaux incidents. Une étude spé-cifique des caractéristiques du réseau dediffraction a montré que la mise en œuvred’un réseau de phase (réseau directementgravé dans le matériau constituant la pho-todiode) ne permettait pas d’obtenir descontrastes supérieurs à 25 %. En revanche,la mise en œuvre d’un réseau d’amplitude(réseau obtenu par dépôt et éliminationsélective d’un métal à la surface de la pho-

todiode) permet l’obtention de contrastessupérieurs à 90 %, rendant ces dispositifstrès concurrentiels des systèmes conven-tionnels pour de nombreuses applica-tions. Cette deuxième voie d’intégrationprésente en outre l’avantage de faire appelà une technologie bien maîtrisée et large-ment diffusée, ne nécessitant pas la gra-vure parfois délicate du matériau semicon-ducteur. Enfin, la présence de métal sur lasurface de la photodiode peut être mise à profit pour augmenter la surface decontact électrique et appliquer ainsi unepolarisation plus efficace à cet élément.

Démonstration expérimentale :la mesure de déplacement

La première démonstration expérimen-tale d’un micro-interféromètre monoli-

thique reposant sur le principe qui vientd’être décrit a été réalisée dans le cadre del’étude d’un capteur optique de déplace-ment [2]. Ce premier dispositif mettait enœuvre un réseau de phase et procurait uncontraste de l’ordre de 6 %. La recherched’un contraste plus élevé a alors conduitau développement de nouvelles struc-tures [3] dont un exemple est donné ici (figure 3). Il s’agit d’une photodiode ensilicium obtenue par un procédé technolo-gique standard et dont la surface a étéentièrement recouverte par une couched’aluminium lors d’une étape classique demétallisation. Après photolithographied’un réseau de diffraction sur cette surfacemétallique, le réseau d’amplitude recher-ché a été obtenu par élimination de l’alu-minium dans les zones destinées à êtretransparentes. Le pas du réseau a été fixé à1 μm de sorte à travailler en lumière rougesous une incidence voisine de 40° corres-pondant à l’incidence de Littrow d’ordre 2.

Le micro-interféromètre a alors été testédans le cadre de la mesure d’un déplace-ment, et la figure 4 montre le signal délivrépar ce dispositif pour une vitesse de dé -placement quasi-uniforme. Une accéléra-tion du déplacement se traduirait par uneréduction de la pseudo-période de lacomposante alternative du signal obser -vé et, inversement, un ralentissement enentraînerait une augmentation. Sur cetexemple, le rapport cyclique du réseau(largeur des zones opaques / pas du ré -seau) est égal à 0,65 et conduit à une va -leur de contraste voisine de 70 %. Uncontraste supérieur pourrait être obtenupar la réalisation d’un réseau présentant un plus grand rapport cyclique.

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.)Déphasage Δϕ (°)

Figure 2. Variation de l’intensité I du photocourantdélivré par le dispositif en fonction du déphasageΔφ entre les deux faisceaux incidents. On montreque cette variation est de la forme I(Δφ) = A - B cos(Δφ), où A et B sont des paramètres fixéspar les caractéristiques du dispositif.

Courant d’obscurité

Figure 4. Observation à l’oscilloscope du signaldélivré par le dispositif lors de la mesure d’undéplacement.

MétalSiO2

Jonction PN

Métal

Si

Figure 3. a. Représentation schématique du dispositif intégrant un réseau d’amplitude et une photodiode(jonction PN dans silicium). b. Photographie du dispositif étudié : les dimensions de la photodiode sont400 μm × 600 μm.Ph

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La pseudo-période du signal, quant à elle,correspond à une évolution du dépha-sage égale à 2π, soit un déplacement de0,5 μm pour le système étudié ici. Ainsi, unsimple comptage des passages par zérode la composante alternative de ce signalpermet de mesurer un déplacement avecune résolution égale à 250 nm. Une réso-lution bien supérieure peut aisément êtreobtenue par l’adjonction d’une fonctionélectronique d’interpolation comme celaest utilisé dans bon nombre de systèmes.D’autre part, la juxtaposition de deuxinterféromètres de ce type, dont les ré -seaux res pectifs sont décalés d’un quartde pé riode, conduit à deux signaux élec-triques en quadrature de phase permet-tant de connaître le sens du déplacementmesuré.

Vers un large champ d’applications

Au-delà de la mesure de déplacementqui a constitué le cadre de la premièredémonstration expérimentale de ce micro-interféromètre, de nombreux paramètresphysiques induisant un déphasage entreles deux faisceaux tombant sur le disposi-tif peuvent être mesurés par ce moyen. Onpeut ainsi envisager la mesure de concen-tration, épaisseur, dilatation, température,pression… Outre la métrologie, l’accès audéphasage procuré par un tel dispositifouvre également la voie au développe -ment de systèmes pour le stockage opti -que, l’imagerie tridimensionnelle, l’holo-graphie digitale… Une configurationmatricielle, permettrait d’accéder à l’ana-lyse de front d’onde par un système compact et robuste adapté à l’optiqueadaptative embarquée. D’autre part, unecaractéristique importante de ce micro-interfé romètre, liée à son réseau de diffrac-tion unidimensionnel, est sa sensibilité à la polarisation des faisceaux interceptés.Ainsi, la juxtaposition de dispositifs auxréseaux « croisés » peut être envisagéepour accéder à cette information. Enfin, la gamme spectrale explorée peut êtreajustée par le choix du matériau semi -conducteur du photodétecteur, ce qui per-met notamment d’envisager des appli -cations aux longueurs d’onde comprises

entre 1 et 2 micromètres. L’exploitation del’ensemble de ces propriétés ouvre alors lavoie à la conception de composants matri-ciels et monolithiques procurant simulta-nément la mesure de l’amplitude, du dé -phasage et de la polarisation d’une ondelumineuse se propageant en espace libre…

Une technologie qui favorise le développement des microsystèmes optiques

La réalisation de microsystèmes opti -ques est généralement obtenue par l’hy-bridation de diverses fonctions sur uneplate-forme commune. Cependant, la re -cherche de dispositifs compacts, robusteset bon marché suppose l’association del’ensemble de ces fonctions par un pro-cédé d’intégration monolithique. Dans cecadre, le dispositif qui vient d’être pré-senté montre que des fonctions optiqueet photo-détectrice peuvent être asso-ciées de façon originale pour constituerun micro-interféromètre répondant à cesexigences. La technologie mise en œuvrepour son élaboration est directementissue de la technologie micro-électro-nique CMOS initialement dédiée à l’inté-gration de fonctions électroniques. Cettetechnologie, largement diffusée et maîtri-sée, est ainsi particulièrement bien adap-tée pour conférer de l’intelligence aux sys-tèmes qu’elle permet de réaliser. Cettedémarche d’intégration multifonction-nelle monolithique autorise alors l’émer-gence d’une nouvelle génération de dis-positifs dont les propriétés constituent unatout considérable pour le développe-ment des microsystèmes optiques.


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[1] Y. Jourlin, O. Parriaux et A.V. Tishchenko,Phase relationships of a two-beam grating recom-biner, Optical Engineering, vol. 40, n°8, pp. 1464-1470 (2001)[2] P. Arguel, J. Valentin, S. Fourment, F. Lozes-Dupuy, G. Sarrabayrouse, S. Bonnefont, Y. Jour-lin, S. Reynaud, N. Destouches, A.V. Tishchenkoet J. Jay, A monolithic optical phase-shift detectoron silicon, IEEE Sensors Journal, vol. 5, n°6, pp.1305-1309 (2005)[3] P. Arguel, F. Lozes-Dupuy, G. Sarrabayrouseet O. Bouchard, Dispositif de détection d’interfé-rences monolithique intégré, Brevet CNRS n° WO2008074939 (A1) (2009)

Références


John LOPEZ, Président du Club Laser et Procédés, Ingénieur de recherche CELIA / ALPHANOV

[email protected]

La miniaturisation s’invite aujourd’hui dans tous les secteurs industriels majeurs. En effet, la plupart des procédésde fabrication développés pour le macroscopique sont transposés à l’échelle microscopique. Généralement, onparle de micro-usinage lorsque les dimensions, les tolérances ou la zone affectée sont à l’échelle du micron. Ondistingue les procédés d’usinage par enlèvement de matière (perçage, découpe, gravure, marquage en surfaceou en volume), les procédés de fabrication additive (rechargement, stéréo lithographie, frittage, polymérisation àdeux photons) et enfin les procédés d’assemblage (soudage, brasage). Nous discuterons ci-après les potentialitésdes lasers industriels travaillant par enlèvement de matière, notamment pour le micro-usinage des matériauxmétalliques. Nous présenterons également quelques applications impliquant les polymères ou les verres.

Le micro-usinage par laser et ses applications

L es possibilités offertes en termes d’usi-nage par une même machine laser et

la qualité d’usinage atteinte permettentde s’affranchir de nombreuses étapesd’usinage, de pré- ou de post-traitement,ce qui conduit ainsi à diminuer le temps etle coût de fabrication d’un produit donné.Par ailleurs, l’absence de contact entrel’outil et la pièce autorise l’usinage depièces très fragiles telles que des feuillardsou des couches minces. En revanche, lecontrôle de la zone affectée thermique-ment (ZAT) est en général un point critiquequi nécessite d’adapter le choix de lasource laser et les paramètres opératoiresde manière à maîtriser le processus d’inter-action laser-matière ainsi que les effetssecondaires induits.

Laser continu ou impulsionnel ?

L’interaction entre un rayonnementlaser infrarouge (IR) ou visible avec unmétal donne lieu à un processus ther-mique : absorption de l’énergie par lesélectrons, chauffage, diffusion ther-mique, fusion, vaporisation. Avec unrayonnement laser continu, la découpes’effectue généralement en utilisant ungaz d’assistance, injecté sous pression

dans la saignée, de façon co axiale par rapport au faisceau. Ce gaz a une actionmécanique et vient chasser le bain fonduet ainsi accélérer la découpe. Il peut également avoir une action chimique et inhiber une éventuelle oxydation de ladépouille. Ce procédé est utilisé par exem-ple pour la découpe de stents en acier inoxpar laser à fibre pour les applications enangioplastie. Il existe de nombreusesapplications similaires dans les domainesde la micromécanique et du médical.

Figure 1. Processus thermique lors d’un usinagepar un laser à impulsions longues (>> 1 ps).

Ces lasers continus peuvent être égale-ment utilisés pour réaliser un marquagesans gravure.

À l’opposé, l’utilisation d’un laser impul-sionnel permet d’accroître l’intensité surcible et de favoriser ainsi une découpe parfusion/vaporisation, voire directementune sublimation du métal. L’utilisation du gaz devient alors facultative. La pro-fondeur usinée à chaque impulsion estparfaitement contrôlée, l’usinage peutdonc être débouchant ou non (borgne).Le régime impulsionnel convient à la foispour des applications de découpe fine etpour des opérations de gravure, de mar-quage ou encore de perçage.

Les lasers à impulsions « longues »

Pour des impulsions dites longues (>> 1 ps), le débit matière et l’étenduede la zone affectée thermiquements’accroît avec la durée d’impulsion. Celas’explique simplement dans la mesureoù, plus l’impulsion est longue, plus lachaleur diffuse et affecte un grandvolume de matière. Par exemple, il estpossible de percer 4 mm de laiton en

une seule et unique impulsion, de durée1 ms et d’énergie plusieurs dizaines dePh

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joules. Ainsi, avec un processus ther-mique, le débit matière est élevé mais leseffets collatéraux sont étendus (bavures,endommagement et dénaturation de lacible, délamination), de telle sorte quepour certaines applications, il est néces-saire de brider la puissance délivrée sur lacible pour limiter les effets thermiques etavoir une qualité de surface exploitable(figure 1). De plus, la finition de la piècerequiert en général un post-traitementd’ébavurage, de polissage ou de net-toyage. C’est le cas par exemple lors de lagravure de motif en bas-relief sur desmatrices d’emboutissage, des électrodesEDM ou encore des moules d’injectionplastique, qui s’effectue aujourd’hui parlaser nanoseconde (à solide ou à fibre), etqui nécessite fréquemment une opéra-tion de finition par microbillage ou parpolissage électrochimique pour avoir unétat de surface acceptable (soit une rugo-sité moyenne (Ra) inférieure à 0,3 μm).Pour ces opérations de gravure, le débitmatière est typiquement de l’ordre de 5 à 10 mm3/mn. Une autre application des lasers impulsionnels nanosecondesconcerne le perçage de silicium pour lescellules photovoltaïques à technologieEWT (emitter wrap through) ou MWT(metallization wrap through). Le perçagepermet de reporter le contact électriqueen face arrière et de limiter ainsi les zonesinactives sur la face avant. Dans ce cas pré-cis, le perçage s’effectue à la volée à unecadence de plusieurs milliers de trous à laseconde (diamètre 100 à 200 μm environ).

Pour une pièce donnée, il est possiblede prédire les zones susceptibles affec-tées par la chaleur en observant le tracé dela pièce. Ainsi, les zones à faible rayon decourbure ou les fines bandes de matièrevont concentrer l’accumulation de cha-leur et exacerber localement les effetsthermiques. Les bavures, déformations ouautres effets indésirables liés à la chaleurvont donc préférentiellement apparaîtresur ces zones-là. Il est donc importantd’optimiser la dynamique du déplace-ment du spot laser sur la cible de manièreà diminuer localement le temps d’exposi-tion de la matière au faisceau. Ainsi, pourdes travaux de découpe fine ou de gra-vure, il sera bien souvent préférable d’ac-croître la vitesse de balayage du faisceau

sur la cible, notamment par l’utilisation detêtes galvanométriques (dites « scanners »)ou de déflections acousto-optiques, et demultiplier le nombre de passages laserspour atteindre la profondeur usinée sou-haitée. La bonne gestion des effets ther-miques sur la cible est donc primordiale.

Micro-usiner les matériaux sensibles à la chaleur

La zone affectée thermiquement est un critère important lorsqu’il s’agit d’usi-ner des matériaux sensibles à la chaleurtels que des composites à matrices céra-miques (CMC) ou organiques (CMO). Eneffet, le laser est aujourd’hui utilisé pourle perçage, la gravure ou encore le déca-page de tels matériaux. Un choix judicieuxde la source laser et des paramètres opé-ratoires permet de minimiser les effets dedélamination et l’endommagement de lamatrice. Une application émergente parexemple est le micro perçage de bordsd’attaque de voilure, de soufflante oud’arrière-corps de moteur pour le secteuraéronautique. La multiperforation amé-liore à la fois l’aérodynamisme et l’émis-sion de bruits des pièces traitées. Pour destrous millimétriques avec un faible niveaude perforation, les lasers de perçageconventionnels (durée d’impulsion milli-seconde) suffisent ; en revanche pour destrous de plus faible diamètre ou pouratteindre une forte densité de trous, il estpréférable d’utiliser des lasers de gravure(durée d’impulsion nanoseconde), pourlesquels la quantité d’énergie requise(dose) pour percer un trou équivalentpeut être dix à vingt fois plus faible, et l’en-dommagement matière bien inférieur(figure 2).

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Figure 2. Multiperforation de trous de faible dia-mètre dans une plaque de carbone époxy.

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Cas particulier des polymèresPour le micro-usinage des polymères,

la problématique est toute autre car il est alors primordial d’éviter l’échauffe-ment du matériau pour en conserver sonintégrité, sa forme et ses propriétés. Unrayonnement laser ultraviolet (UV) inter-agissant avec un polymère absorbantdonnera un processus de décompositionphotochimique. Contrairement au rayon-nement IR, l’énergie de chaque photon UVest suffisante pour casser une liaisoncovalente. Au-delà d’un certain nombrede liaisons ainsi brisées, il y a expulsion dela matière. Plus le polymère absorbe,moins il y aura d’effets thermiques. Ce pro-cessus, dit de photoablation, est mis à profit pour des applications phares tellesque la chirurgie de la cornée en ophtalmo-logie (LASIK) ou le perçage de vias sur des circuits électroniques, mais aussi pour des applications plus confidentiellescomme la réalisation de trous calibrés surdes capteurs de gaz portables ou encorele perçage de cathéters en polymère. L’absorption des matériaux augmentegénéralement lorsque la longueur d’ondediminue, ainsi certains polymères quin’absorbent pas à 355 nm (laser YAG triplé)absorberont bien à 266 nm (laser YAG quadruplé). L’absorption d’un polymèrecommercial donné dépend principale-ment de sa formulation propre. Ainsi, le PIet le PEN s’usinent bien à 355 nm. À l’in-verse pour le PET, le PU ou le PS, l’ablationà 355 nm donnera des effetsthermiques et il faudra usiner à 266 nm pour atteindre unemeilleure qualité d’usinage.Pour les polyoléfines ou lePMMA, il sera préférable d’utili-ser une longueur d’onde pluscourte (193 nm) pour une qua-lité d’usinage optimale. La pré-sence d’additif (1 à 2 %), tel quedu noir de carbone par exem-ple, peut modifier sensible-ment l’absorption d’un poly-mère donné et le rendre plusabsorbant.

Ablation sélectiveL’ablation laser est un phéno-

mène à seuil, c’est-à-dire qu’ellen’apparaît qu’au-delà d’un cer-

tain seuil énergétique. En outre, la diffé-rence de seuil d’ablation entre les diffé-rents matériaux est bien plus marquéedans l’UV que dans l’IR. Ainsi, le seuild’ablation des polymères dans le domainespectral UV est dix à vingt fois plus faibleque celui des métaux, des verres, de lasilice ou du silicium ; il est donc possiblede réaliser l’ablation sélective d’unecouche de polymère sans affecter le subs-trat en verre sous-jacent par exemple. Ceprocédé est utilisé pour le perçage de viasen micro-électronique ou encore pour ledénudage de câbles électriques ou defibres opti ques.

Par ailleurs, les matériaux en couchemince (épaisseur << 1 μm) ont un seuild’ablation bien inférieur à celui du maté-riau brut (typiquement d’un facteur 10). Il est donc possible d’effectuer l’ablationsélective d’une couche mince (métalliqueou oxyde) sur un substrat métallique ouun verre, voire même un polymère. Ceprocédé d’ablation sélective est utiliséaujourd’hui dans le domaine du photovol-taïque pour les opérations de patter -ning sur les cellules solaires basées sur latechnologie couche mince (CIGS, Cd-Te,organique…). Bien entendu, la qualité durésultat et la robustesse du procédé pourune application donnée dépendent forte-ment de la longueur d’onde (IR, visible ouUV), de la durée d’impulsion (ns, ps ou fs)et du profil spatial du faisceau (gaussienou « top hat »). Pour les opérations de pat-

terning sur les écrans des smartphones etde tablettes, sur les écrans plats (TFT etLCD), sur les smart windows (opaques outransparents à la demande) ou sur l’élec-tronique organique (OLED et AMOLED),l’ablation sélective est obtenue par inso-lation laser UV (excimère).

L’intérêt des impulsions ultracourtes

Pour des durées d’impulsions infé-rieures à 10 ps l’homme de l’art parle d’im-pulsions courtes, voire ultracourtes. Unetelle durée d’impulsion est inférieure autemps caractéristique de diffusion de lachaleur pour la plupart des matériaux(figure 3). La matière est expulsée avantque la chaleur ne diffuse en dehors duvolume irradié. La matière ablatée em -porte donc avec elle l’excès de chaleur etles effets thermiques résiduels sur la ciblesont considérablement réduits par rap-port à des impulsions longues (figure 4). Latransition entre le régime thermique et le régime ultrabref se situe entre 1 à 50 psselon les matériaux.

La qualité d’usinage est optimale (fai -ble endommagement matière, précisionextrême), en revanche la quantité dematière ablatée par impulsion est faiblecomparativement à une impulsion ditelongue. Les lasers ultracourts industrielsactuels permettent de compenser effi -

cacement ce défaut grâce à untaux de répétition pouvant at -teindre plusieurs MHz et unepuissance moyenne de plu-sieurs dizaines de watt, voiresupérieure à 100 watts. Parexemple, des travaux récentsmontrent qu’il est possible deréaliser la gravure de cylindred’embossage en cuivre avec undébit matière de 20 mm3/minavec ce type de source. Entermes de qualité de surface, ilest possible de descendre à unerugosité moyenne (Ra) de 0,2voire 0,1 micron sur des alliages

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Figure 3. Phénomènes mis en jeu enfonction de la longueur d’onde dulaser utilisé pour l’usinage.

métalliques. Bien évidemment, gérer untel taux de répétition et une telle puis-sance moyenne demande un effort parti-culier sur la dynamique du scanner et lasynchronisation entre le scanner et le tirlaser, afin d’éviter les éventuels problèmesd’accumulation thermique dans la cible et d’assurer une excellente qualité d’usi-nage (figure 5). Par ailleurs, compte tenudes fortes intensités mises en jeu (1012 à1014 W/cm² sur cible), l’énergie requisepour amorcer l’ablation est bien inférieureà celle nécessaire avec une impulsionlongue. Ainsi, quelques μJ peuvent suffi-rent pour bon nombre d’applications demicro usinage.

Repousser les limites du possibleCette technologie ouvre la voie à de nou-

velles possibilités d’usinage jus qu’alorsirréalisables. Elle permet d’usiner avec pré-cision aussi bien les matériaux durs (dia-mants, nitrure de bore, carbures, saphir,alliages métalliques) que les matériauxsensibles à la chaleur (composites, poly-mères, tissus vivants, couches minces). Plu-sieurs applications industrielles ont puvoir le jour depuis 2 à 3 ans, telles que la découpe de pièces diverses pour lamicromécanique, la découpe de stents enpolymère biodégradable (PLLA) pour lemédical (figure 6), la découpe de céra-

mique PZT pour l’aéronautique, la textu-ration de cylindre sur moteur automobile,ou encore la gravure de pièces en saphirou céramique pour l’horlogerie.

Texturer et fonctionnaliser les surfacesCes lasers ultracourts permettent éga-

lement un vaste panel d’applications entermes de texturation ou de fonctionnali-sation de surfaces métalliques pour amé-liorer les propriétés aérodynamiques,esthétiques ou tribologiques, ou encoreles rendre super hydrophobes (lotus-like)ou super absorbantes à la lumière (blacksilicium, black gold). La texturation peutêtre obtenue par gravure directe, parinterférométrie ou par un effet de polari-sation (figure 7). Il est possible de créersimultanément deux niveaux de textura-

tion, l’un à l’échelle micrométrique et l’au-tre à l’échelle nanométrique.

Modifier la matière dans son épaisseurUne autre caractéristique des impul-

sions ultracourtes est la possibilité d’avoirune absorption non-linéaire locale dansdes matériaux a priori transparents (di -électriques, polymères). Cela est unique-ment possible car l’intensité lumineuse


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Figure 4. L’utilisation de lasers à impulsions ultracourtes permet de réduire les effets thermiques observésdans la matière.

Figure 5. Micro-perçage sur acier par lasers femto -seconde. Les impulsions ultracourtes évitent lesproblèmes d’accumulation thermique dans lacible et assurent une excellente qualité d’usinage.

Figure 7. Nanotexturations sur acier produites par laser femtoseconde polarisé. La polarisation modifiel’orientation de la texturation.

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Figure 6. Stent en polymère bio-résorbabledécoupé par laser femtoseconde.

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est très élevée et il existe une forte proba-bilité au point focal que plusieurs photonscumulent leur énergie et rendent locale-ment le matériau absorbant, on parle alorsd’absorption multiphotonique. Ce proces-sus non-linéaire confère la possibilitéunique de modifier la matière dans l’épais-seur du matériau, sans altérer la surface, demanière à générer localement une varia-tion de densité ou d’indice de réfraction(biréfringente ou non) (figure 8). Il n’y a pasfissuration dans la matière. Ainsi, on peutcréer un marquage en volume (par exem-ple un code DataMatrix) ou un guided’onde. La découpe du capot cornéen parlaser femtoseconde pour la chirurgieréfractive (dit FemtoLASIK) utilise un pro-cédé similaire ; dans ce cas, chaque impul-sion laser femtoseconde produit unebulle de gaz dans le collagène de la cornéeet la prédécoupe du capot est possible encréant un plan de bulles sous la surface.

Découper le verreLa découpe de verre est un sujet d’ac-

tualité, en particulier pour la découpe desécrans de smartphones ou de tablettes.Les techniques de découpes par scie dia-mantée ou par ablation laser génèrentune forte quantité de poussières et nesont pas toujours adaptées (faible rayonde courbure impossible par voie méca-nique et découpe par ablation laser troplente) ; par ailleurs le champ de coupe estrugueux et microfissuré. Par une mise en forme de faisceau spécifique, il est pos-sible de combiner la réalisation d’uneentaille de quelques microns en surfaceavec la réalisation de micro filaments (pro-duits par absorption non linéaire) prolon-geant l’entaille dans l’épaisseur du verre etpermettant un clivage ultérieur. Ce nou-veau procédé permet de s’affranchir despoussières d’ablation, d’améliorer la qua-lité de coupe et surtout d’atteindre desvitesses 10 à 20 fois supérieures à cellesobtenues par ablation laser seule.

Réaliser des structures multifonctionnelles3D dans la silice

Par ailleurs, des travaux récents ontmontré que la densification locale pro-duite au point focal du laser femtosecondedans de la silice accélère d’un facteur 60environ la gravure chimique par HF (5 %).

Il est donc possible d’insoler selon un motifdéfini dans la masse ou en surface et deréaliser ensuite une gravure chimiquesélective uniquement du volume dematière exposé au laser. Ce procédé degravure chimique assistée par laser estparticulièrement prometteur pour la réa-lisation de lab-on-a-chip pour le médical(analyse de sang, analyse ADN, etc.) et labiologie (analyse de toxicité, culture cellu-laire, etc.). Il permet aussi de réaliser descomposants multifonctionnels monoli-thiques combinant des fonctions opti -ques, mécaniques et de manipulation defluides.

Combiner qualité d’usinage et productivitéLes développements récents sur les tech-

nologies pico et femtoseconde permettentaujourd’hui de disposer de sources indus-trielles de forte puissance moyenne et àtrès haute cadence (kHz voire MHz), les-quelles arrivent même à surpasser en pro-ductivité les autres technologies laser

pour des applications de prédécoupe deverre ou silicium (scribing), de gravure(figure 9) ou de fonctionnalisation de sur-face (implants médicaux, pièces de mo -teur automobile), d’ablation sélective decouches minces ou encore de marquageintra-volume anti-contrefaçon sur flaconsde vaccin ou de parfum. Les chiffres sontéloquents puisqu’un code DataMatrix16×16 cellules se grave aujourd’hui enmoins de 100 ms, ce qui rend le procédécompatible avec les cadences requisespour le conditionnement de produitspharmaceutiques notamment. En revan -che, il est à noter que, contrairement auximpulsions lon gues pour lesquelles ledébit matière augmente avec la duréed’impulsion, le débit matière diminuegénéralement en passant du régime fem-toseconde au régime picoseconde ; cettedifférence d’efficacité entre les régimespico et femto dépend des propriétés dumatériau. Cette différence est faible dansle cas du cuivre mais importante dans lecas de l’aluminium, du molybdène ou dusilicium par exemple.

Ce qu’il faut en retenir…

Le micro-usinage laser est une solutiontechnologique en plein essor qui allie effi-cacement flexibilité et performances. Ilconfère la possibilité d’usiner un grandnombre de matériaux avec une parfaitemaîtrise de l’endommagement matière etune grande précision. Le micro-usinagelaser adresse aujourd’hui de nombreuxsecteurs applicatifs (médical, microflui-dique, micromécanique, aéronautique,horlogerie, optique, électronique, photo-voltaïque, automobile, e-mobilité, etc.) etse révèle particulièrement productif pourdes applications de gravure ou texturationde surface ou intra-volume. Les dévelop-pements récents en termes de technolo-gie laser permettent aujourd’hui d’usinerun matériau avec un minimum d’effetsthermiques et de préserver ainsi les fonc-tionnalités de la pièce. Si le choix de lasource laser est primordial, la qualité durésultat et le temps d’usinage dépendentfortement du procédé d’usinage, de lamise en forme du faisceau et du contrôlede procédé.

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Figure 8. Marquage intravolume diffractif dans unflacon de parfum en verre.

Figure 9. Gravure dans du molybdène par laserfemtoseconde à 2 MHz.

Jérôme POLESEL-MARIS et Thomas BERTHELOTCEA, IRAMIS, Service de Physique et Chimie des Surfaces et Interfaces, 91191 [email protected], http://iramis.cea.fr/Pisp/123/jerome.polesel.html

Les techniques d’analyse basées sur la microscopie à force atomique (AFM) pour les mesures de forces localesen milieu physiologique ouvrent de nouvelles opportunités de caractérisation pour la nano-médecine et lediagnostic personnalisé. Les nano-capteurs de force détectant des interactions moléculaires spécifiques ligand-protéine peuvent être utilisés pour l’ingénierie pharmaceutique ou la détection de bio-marqueurs. Ces mesures deforce spécifiques permettent de mieux comprendre les mécanismes de déstabilisation des protéines dans certainespathologies, et par quels mécanismes certaines molécules se lient entre elles et modulent les récepteurstransmembranaires des cellules. En parallèle, la cartographie AFM a déjà démontré sa capacité d’imagerie de haute résolution de structures périodiques de protéines, ou de protéines isolées, sans aucun équivalentinstrumental. Aujourd’hui, les nano-capteurs à détection intégrée augurent d’une nouvelle génération demicroscopes à force atomique repoussant les limites actuelles.

Une nouvelle sonde locale pourla microscopie à force atomique en milieu biologique

La microscopie à force atomique

Le développement de la microscopie àeffet tunnel (scanning tunneling micro-scopy, STM) et ensuite de la microscopie àforce atomique (atomic force microscopy,AFM) dans les années 80 a représenté lapercée la plus significative des nanos-ciences, sinon leur vrai point de départ.Pour la première fois, il était possible d’ob-server les atomes de surfaces planes dansl’espace réel, de mesurer des forces d’in-teraction au niveau de la molécule, et demanipuler la matière à l’échelle atomique.Depuis 1991, sous la première impulsiond’Andreas Engel (Université de Bâle,Suisse), l’AFM a été exploitée avec succèspour l’étude du monde biologique. La ver-satilité de l’instrument a permis l’étude dedifférents objets biologiques de la pro-téine isolée aux tissus de cellules dans leurenvironnement de survie [1]. La relativesimplicité de préparation de l’échantillondans son milieu biologique, sans néces-sité de marquage pour le suivi, contraire-ment par exemple à la microscopie parfluorescence, fait que cet instrument

trouve aujourd’hui sa place dans les labo-ratoires et industries en biotechnologies.Dans le paysage des techniques de champproche dérivant de l’AFM, les instrumentsdédiés à des applications biologiquesspécifiques représentent une grande fa -mille de dispositifs.

Un nouveau type de sonde localeà capteur intégré piézoélectrique

Récemment, un intérêt croissant est népour une transition des sondes localesmicrométriques vers des sondes nanomé-triques pour augmenter les taux d’acqui-sition des données, améliorer la résolu-tion de détection en force et ouvrir la voieà des caractérisations à très haute vitessede la cinétique des protéines. Ces problé-matiques de vitesse ont été partiellementrésolues avec l’arrivée récente d’un cer-tain nombre de prototypes d’AFM dits« ultra-rapides » (ou « high speed AFM »).Des taux d’acquisition de l’ordre de la cen-taine de millisecondes par image ont étéatteints. Ces nouvelles techniques néces-

sitent l’utilisation de micro-leviers AFMplus petits que la dizaine de microns pourconserver une haute sensibilité de détec-tion en force avec de hautes fréquencesde fonctionnement de l’ordre du méga-hertz ou plus. Cependant, la détectionoptique conventionnelle par faisceaulaser (encadré 1) pour détecter le mouve-ment du micro-levier AFM arrive aujour -d’hui à ses limites pour implémenter dessondes dont les dimensions ne sont quede l’ordre de quelques longueurs d’onde.De nouvelles méthodes de détection etde nouveaux types de sondes AFM doi-vent donc être mis en œuvre et optimiséspour la prochaine génération d’instru-ments à sonde locale.

Nous avons mis au point un nouveaumicroscope à sonde locale (figure 1) per-mettant la caractérisation fine d’objetsbiologiques par imagerie haute résolu-tion et spectroscopie de force à l’échellede la protéine [2]. Le cœur de ce micro-scope à sonde locale est un diapason pié-zoélectrique en quartz (encadré 2), main-tenu en oscillation en solution, sur lequelest fixée une pointe métallique d’apex


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nanométrique obtenu par attaque élec-trochimique. L’utilisation avantageuse dudiapason permet de s’affranchir de la tra-ditionnelle détection optique des AFM, etpermet une très grande souplesse quantau choix du type de pointe utilisée (maté-riaux, formes). L’aspect innovant du sys-

tème réside dans l’utilisation d’une tellesonde pour explorer le monde biologiqueà l’échelle de la protéine. Ce nouvel instru-ment ouvre la voie à des études fonda-mentales en biologie pour permettre unecompréhension plus ultime des méca-nismes d’échange donneur/accepteur

dans certaines réactions enzymatiques decatalyse, ou des interactions spécifiquesd’antigènes avec les anticorps à la base dela reconnaissance de pathologies, maissur des quantités moléculaires.

Ce système nous a déjà permis de vali-der et breveter certaines méthodologies

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Encadré 1

Historiquement, le microscope à force ato-mique a été inventé en 1986 par Gerd Binnig(Prix Nobel de Physique), Christoph Gerberet Calvin Quate. Mais 1988 représente leréel point de départ de la démocratisationde cette microscopie dans les laboratoiresgrâce au développement de la détectionoptique externe du mouvement du micro-levier. Ce principe ingénieux a été inventépar Gerhard Meyer et Nabil Amer aux labo-ratoires d’IBM Zürich en Suisse. Cette conver-sion mécano-électrique se fait via un systèmede source lumineuse fixe (laser ou diode élec-troluminescente (LED)) dont le faisceau estréfléchi par le cantilever sur une photodiodeà quatre quadrants fixe. Ces quadrants durécepteur permettent de détecter soit les tor-sions latérales de la poutre soit les déflexionsnormales. Les cantilevers utilisés dans ce système sont généralement en silicium. Lesdimensions du cantilever sont de l'ordre dela centaine de microns en longueur pourquelques dizaines de microns en largeur.Une pointe pyramidale d'environ unedizaine de microns en hauteur se trouve à

Détection optique des microscopes à force atomique

l'extrémité de la micro-poutre. C'est l'apexde cette pointe qui va scruter la surface del'échantillon et de lui dépendra en grandepartie la qualité des images obtenues. L'AFMpeut être utilisée en mode statique, appelémode Contact, par mesure directe des forcesde surfaces, ou en mode dynamique parentretien de l’oscillation du cantilever à unefréquence proche ou égale à sa fréquencede résonance. Dans ce dernier mode de fonc-tionnement les propriétés de résonance(amplitude, fréquence ou phase) de la sondeoscillante sont modifiées par le gradient desforces de surface.

Encadré 2

Depuis le milieu des années 1990, plu-sieurs équipes scientifiques ont proposél’utilisation parallèle de sondes AFM à cap-teurs intégrés piézorésistives et piézoélec-triques pour caractériser la matière sousenvironnement ultra vide. Franz Giessibl(Université de Augsburg, Allemagne) anotamment démontré, au moyen de sondespiézoélectriques AFM, un très haut niveaude sensibilité de détection permettant d’ob-tenir la résolution atomique sur une surfacede silicium. La particularité de ces sondesAFM est qu’elles sont directement réaliséesà partir d’un résonateur en quartz millimé-trique sous forme de diapason provenantde l’industrie horlogère. Une pointe métal-lique de longueur millimétrique avec unapex nanométrique est ensuite collée surun des bras du diapason. Le plan dedécoupe AT du quartz, la haute constantede raideur de plusieurs kilonewtons/mètreet le grand facteur de qualité de ces réso-nateurs procurent une grande stabilité defonctionnement et une haute sensibilité dedétection. L’effet piézoélectrique direct estun phénomène caractérisé par l'apparitionde charges électriques à la surface de cer-tains cristaux lorsqu'ils sont soumis à unecontrainte mécanique. La flexion de lastructure mobile va générer une contraintedans le matériau piézoélectrique, ici duquartz, qui va se traduire par l’apparitionde charges au niveau des électrodes. Il fautnoter que ce mode de détection est peu uti-lisé pour les mesures statiques de flexion àcause de courants de fuites importants maisest par contre bien adapté pour les mesuresen mode dynamique.

Le diapason piézoélectrique,un capteur très sensible

Figure 1. a. Prototype du nouvel AFM à sonde locale piézo -électrique. b. Détail du diapason en quartz supportant lapointe métallique millimétrique. c. Détail de l’apex de la pointede quelques dizaines de nanomètres de rayon.

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velle électronique. Un préamplificateurdédié a été réalisé pour traiter des signauxde très bas niveau (picoampère) issus dudiapason piézoélectrique avec une bandepassante atteignant les 5 mégahertz. Celanous a permis de retrouver une sensibilitéen détection de force de l’ordre de 80 pico-newtons, comparable aux systèmes AFMconventionnels.

Résultats sans précédents sur la protéine avec une sonde AFMpiézoélectrique

La spectroscopie de force biochimiqueL’étude des interactions des protéines

d’albumine avec différentes fonctions chimiques revêt une grande importancepour la compréhension de nombreux sys-tèmes biologiques, ainsi que pour amélio-rer les surfaces d’immobilisation de bio-molécules pour les biotechnologies. Parexemple, les interactions hydrophiles/hydrophobes entre des protéines et dessurfaces de matériaux jouent un rôleextrêmement important dans un grandnombre de domaines comme la bio -compatibilité d’implants, l’adhésion desbiomatériaux ou l’ingénierie de tissus cel-lulaires. Nous avons ainsi étudié par spec-troscopie de force biochimique la dénatu-ration mécanique de protéine BSA (bovineserum albumine) par liaisons non-spéci-fiques en utilisant des pointes fonctionna-lisées (–OH, –CH3 et –NH2) sur une sondeAFM piézoélectrique basée sur un diapa-son en quartz.

Pour cette étude, ces protéines d’albu-mine ont été préalablement fixées demanière covalente sur un substrat de micadoré au moyen d’une chimie « GraftFast »basée sur l’activation en deux temps desels de diazonium (figure 3).

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inédites de préparation de ces nouvellessondes pour le milieu biologique [3], enparticulier la fonctionnalisation biochi-mique des pointes, et les protocoles pourla passivation des électrodes du capteurintégré, évitant ainsi les problèmes defuites électriques et de corrosion lors del’immersion en solution saline (figure 2).En considérant ces nouveaux comporte-ments de la sonde en solution, nous avonsdonc changé la stratégie de pilotage durésonateur piézoélectrique avec une nou-

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Figure 2. Illustration du comportement de la sondelocale AFM piézoélectrique passivée en solutiontampon. Les propriétés de résonance sont modi-fiées par les effets hydrodynamiques du milieuliquide.

Figure 3. Chimie de greffage covalent des protéines d’albumine BSA sur une surface de mica doré, utilisantla double activation de sels de diazonium.

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Une chimie similaire a été ensuite miseen œuvre pour doter l’apex de la pointeAFM nanométrique de fonctionnalitéschimiques à caractère hydrophile (fonc-tion –OH, fonction –NH2) ou hydrophobe(fonction –CH3). Des courbes d’approcheet de retrait ont ensuite été réalisées sur lamême surface de protéines BSA en utili-sant les trois types de pointe (figure 4).L’utilisation du mode AFM dynamique pro-cure une information couplée d’amplitudeet de phase, permettant de calculer lesinteractions d’accrochage entre les pro-téines et la pointe AFM fonctionnalisée. Untraitement analytique permet de convertirles données d’amplitude et de phase envaleurs de force plus représentatives. Lescourbes d’approche (en noir) illustrentune réduction de l’amplitude d’oscillationet une augmentation du signal de phase,toutes deux provoquées par une compres-sion mécanique de la pointe sur la surface.Durant cette phase, différents liens chi-miques se créent entre les fonctions chi-miques de la pointe et les protéines de sur-face. Dans un deuxième temps, la pointeest retirée de la surface tout en enregis-trant les signaux d’amplitude et de phase(courbes en rouge). On met ainsi en évi-dence des phénomènes de sauts et d’hys-térèse, par rapport à la courbe d’approche,pour certaines fonctions chimiques (ici –NH2 et –CH3). On a ainsi une signaturequalitative d’affinité d’interaction avec laprotéine. Cette séquence est ensuite répé-tée une centaine de fois pour révéler unedistribution statistique des forces mises enjeux durant ces sauts non-linéaires lors duretrait de la pointe.

La statistique de ces mesures fournit les distributions des forces de rupture(figure 5) pour chacune des trois pointes

ayant opéré sur la même surface de pro-téines. Les fonctions chimiques –CH3 et –NH2 présentent deux pics de force dedétachement. Ces résultats nous infor-ment que les interactions purement

hydrophobes avec la fonction –CH3 et laprotéine sont similaires qualitativementet quantitativement avec la terminaisonchimique –NH2, qui est du type hydrophilemais chargée dans les conditions de lasolution tampon utilisée. Les interactionspar la fonction –OH purement hydrophileet neutre avec la protéine ne sont par ail-leurs pas décelables comme le montre letroisième histogramme.

Les deux pics de distribution des forcespour les fonctions –CH3 et –NH2 ont pourorigine un mécanisme de dénaturationmécanique de la protéine en deux tempsque nous schématisons sur la figure 6.Durant le retrait de la pointe, les détache-ments séquentiels des liaisons chimiquesinternes de faible énergie de la protéine(typiquement des liaisons hydrogène)apparaissent comme des intermédiaires desauts de force de l’ordre de la centaine depiconewton. Dans un deuxième temps, dessauts de force plus conséquents (entre 630et 830 piconewtons) témoignent du déta-chement de domaines entiers de la pro-téine. Cette linéature se poursuit jusqu’au

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Figure 4. Courbes de spectroscopie d’approche (en noir) et de retrait (en rouge) sur une surface de protéines d’albumine BSA au moyen de trois pointes fonc-tionnalisées différemment : (a) terminaison hydrophile chargée –NH2, (b) terminaison hydrophile neutre –OH, (c) terminaison hydrophobe –CH3.

Figure 5. Distributions des forces de rupture avecles protéines BSA pour les trois types de terminai-sons chimiques des pointes, obtenues sur une col-lection d’une centaine de courbes de retrait.

Figure 6. Schéma expliquant l’origine des deuxpics révélés dans les distributions des forces deruptures (ici avec la pointe fonctionnalisée –NH2).

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détachement complet de la protéine de lapointe fonctionnalisée.

L’imagerie haute résolution de protéines isolées

La microscopie à force atomique per-met de compléter de manière unique l’ar-senal des outils d’études de la biologiestructurale (rayons X, RMN) en permettantla cartographie en topographie d’uneseule biomolécule (protéine ou acidenucléique (ADN)). Nous avons ainsi évaluéla capacité de notre dispositif à sonde pié-zoélectrique pour l’imagerie haute réso-lution des protéines de petite taille avecune morphologie structurée. Nous avonsétudié la topographie des deux typesd’anticorps immunoglobuline G (IgG) et immunoglobuline M (IgM) adsorbés sur une surface de mica. En effet, les anti-corps sont des protéines présentes dansle sang, qui jouent un rôle important dansla défense immunitaire de l’organismelors d’agression par des virus ou des bac-téries par exemple. Les anticorps sont uti-lisés par le système immunitaire pourdétecter et neutraliser les agents patho-gènes de manière spécifique. Ces anti-corps peuvent exister sous formes demonomères (IgG), dimères (IgA) ou pen-tamères (IgM).

La topographie des IgG adsorbés, obte-nue avec notre instrument AFM sur unesurface de mica (figure 7), montre que cesprotéines adoptent une structure sousforme de Y avec trois lobes. Nous avons pudémontrer que les IgG peuvent adopterdifférentes orientations dues à leur ad -sorption aléatoire à la surface du mica. Lastructure cristallographique connue de

ces objets permet de la corréler directe-ment aux orientations de la protéineobservées par AFM.

Pour aller plus loin dans la capacité denotre sonde piézoélectrique AFM à résou-dre avec une haute résolution des pro-téines de structure plus complexe et plusfragile que les IgG, nous avons aussi carac-térisé des anticorps IgM. Ces anticorpspossèdent une structure pentamériquequi se compose de cinq sous-unités IgGliées les unes aux autres de façon cova-lente par des ponts disulfures avec uneglycoprotéine centrale appelée chaîne J.

La topographie des IgM adsorbés à lasurface de mica (figure 8) montre des struc-tures pentamériques avec des structuresde morphologies variées. Ces dernières

pourraient être expliquées par une orien-tation différente des IgM à la surface. Lesdétails (b) et (c) montrent clairement desstructures d’IgM présentant des anoma-lies structurelles grâce au pouvoir en réso-lution de notre microscope. Ces anoma-lies avaient déjà été subodorées dans lalittérature mais sans jamais d’observationdirecte au niveau d’une protéine isolée telque nous y sommes parvenus.

Ces essais préliminaires de capacité derésolution en force et en topographie sansprécédent vont désormais nous permet-tre d’aller plus loin dans l’étude d’aspectsplus fondamentaux concernant les inter-actions spécifiques entre un ligand et uneprotéine. Ces informations de liaisonsspécifiques seront couplées à de l’ima -gerie haute résolution de la protéine pourobserver in situ les changements struc -turels par variation des paramètres duproche environnement (pH, température,présence d’analytes…). Ces études fonda-mentales par AFM permettront une com-préhension plus ultime des mécanismesmis en œuvre lors d’interaction protéine/ligand dans les réactions enzymatiques,ou lors d’interactions spécifiques anti-corps/antigènes à la base de la reconnais-sance de pathologies mais sur des quan-tités moléculaires, y compris en solutionsturbides peu filtrées. L’apport de la sondeAFM à capteur intégré piézoélectriquesera aussi avantageux pour étudier sousobscurité totale des systèmes biologiquesphotosensibles (par exemple les méca-nismes de photosynthèse).


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Figure 7. À gauche, cartographies AFM d’anticorps IgG isolés suivant plusieurs orientations sur la surface.À droite, résultats de cristallographie corroborant les données obtenues en topographie AFM.

Figure 8. a. Cartographie AFM d’anticorps IgMregroupés dans un amas. b, c. Deux images àhaute résolution AFM d’anticorps monoclonauxIgM isolés, permettant d’élucider des anomaliesstructurelles.

[1] D.J. Müller, Y.F. Dufrêne, Atomic force micro-scopy as a multifunctional molecular toolbox in nanobiotechnology, Nature Nanotechnology 3,261-269 (2008), doi:10.1038/nnano.2008.100[2] Interview radiodiffusée sur France Info (parMarie-Odile Monchicourt): « Un nouvel instrumentpour scruter le nanomonde », émission du 16 fé-vrier 2012 – http://www.franceinfo.fr/monde/info-sciences/un-nouvel-instrument-pour-scruter-le-nanomonde-529965-2012-02-16[3] J. Polesel-Maris, J. Legrand, Th. Berthelot, A. Garcia, P. Viel, A. Makky, S. Palacin, ForceSpectroscopy by Dynamic Atomic Force Micro-scopy on Bovine Serum Albumin proteins chan-ging the tip hydrophobicity, with piezoelectrictuning fork self-sensing scanning probe, Sensorsand Actuators B: Chemical 161, 775-783 (2012),doi:10.1016/j.snb.2011.11.032

Références

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Un laser de micro-usinage

Un choix de lasers de plus en plus large

Le choix d’un laser de micro-usinagefait intervenir un très grand nombre deparamètres, parfois contradictoires : choixde la longueur d’onde, du fonctionne-ment continu ou impulsionnel, de la lon-gueur d’impulsion, du taux de répétition,de la qualité du faisceau, de la puissance.Ceci conduit à une offre commerciale trèsvariée : l’introduction des lasers à fibre,puis celle des lasers dits « ultrafast », aouvert la voie à des applications nouvelleset multiplié les fournisseurs. À côté des «poids lourds » du domaine, plusieurs PMEproposent des sources adaptées à desapplications de niche. Comment faire sonchoix ?

Bien connaître le procédé

La première étape dans le choix d’unlaser de micro-usinage est la détermina-tion précise du résultat attendu. Ce résul-tat va conduire à un procédé particulier,fonction aussi du matériau et du volumeet de la vitesse de l’usinage. Chaque pro-cédé est déterminé par les caractéris-tiques de la source à utiliser, mais aussi parla façon de la mettre en œuvre : forme dufaisceau, temps d’exposition du matériauau faisceau laser, présence ou non d’ungaz d’assistance… Le type d’interactionPh

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A C H E T E R

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UITS

Depuis plusieurs années, les progrès réalisés au niveau des sources laser ont permis le développement denombreux procédés de micro-usinage. La connaissance des phénomènes mis en œuvre lors de ces procédés estindispensable au choix d’une source vraiment adaptée.

L’offre commerciale disponible permet aux utili-sateurs d’acquérir des systèmes plus ou moinscomplets, en fonction de leur besoin et de lanécessité de faire évoluer leur procédé.

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mis en œuvre par le procédé laser (abla-tion, fusion, vaporisation…) est aussi un des facteurs clés dans le choix d’unlaser : voir dans ce même numéro, l’article « Comprendre le micro-usinage par laseret ses applications » pour plus de pré -cisions. Hormis pour les procédés bienconnus et bien maîtrisés, une phased’étude du procédé semble indispensable.

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L’inscription de motifs à l’intérieur d’un matériauest une des applications les plus répandues demicro-usinage laser.

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Exemple de découpes réalisées en micro-usinagelaser.

Celle-ci nécessitera la mise en œuvre desystèmes de caractérisation afin de validerle résultat final.

Laser ou machine

En fonction du degré d’intégration sou-haité, le choix se portera vers un simplelaser, sa mise en œuvre au sein du procédéchoisi revenant à l’acquéreur, ou vers unemachine complète, de type « presse-bou-ton » adaptée à une utilisation par un opé-rateur. Entre ces deux extrêmes, de nom-breuses possibilités sont offertes selon lefournisseur : source modulable, systèmesoptiques permettant de régler les caracté-ristiques du faisceau, système de contrôlepar vision, acquisition d’images… Desquestions comme la durée de vie de lasource, le coût de la maintenance, la pos-sibilité d’un dépannage rapide ou à dis-tance, voire d’intervention de premièreurgence par l’utilisateur lui-même, sontdes paramètres aussi importants dans lechoix d’un système.

Gravure de cavité dans du saphir par laser ultra-violet nanoseconde.

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N O U V E A U T É S

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UITS


Lasers industriels

Spectra-Physics présente ses deuxnouveaux lasers industriels DPSScompacts haute puissance déclen-chés, destinés aux applications de fabri-cation en continu des composants micro -électroniques. Le laser Pulseo 355-Turbo est unlaser ultraviolet, à haute fréquence de récurrence(jusqu’à 500 kHz), offrant une puissance de 8 watts à 355 nm. Le laserExplorer 1064-3 génère quant à lui une puissance de crête élevée eninfrarouge, dans des impulsions inférieures à 12 ns.

Éclairages pour visionindustrielle

Alliance Vision présente les der-niers systèmes d’éclairage déve-loppés par TPL Vision.Les dômes de diamètres 80 et 130 mm produisent un éclairage indirectet très diffus, permettant d’éviter les reflets sur les surfaces brillantes.Utilisables notamment pour le contrôle qualité des surfaces bombées,ils possèdent un système d’ajustement du diamètre d’ouverture.Les systèmes LowAngle offrent un éclairage avec un faible angle d’in-cidence, afin de détecter les reliefs sur les surfaces planes réfléchis-santes. Ils sont proposés en diamètre 80 et 130 mm et permettent detravailler en éclairage rasant.

Platines rotatives

Aerotech introduit une nouvelle gamme de pla-tines rotatives, dotées de mandrins à pinces pneu-matiques intégrés, d’un entraînement direct parmoteur brushless et d’un codeur. Destinées à laproduction automatisée de tout type de composant, elles combinentprécision de positionnement, forte capacité de serrage et minimisationdes opérations de maintenance, et limitent le réalignement manuel.

Capteurs confocaux

Micro-Epsilon présente sa nou-velle génération de contrôleurspour systèmes de mesure confo-cale, les confocal DT 2451 et2471. Grâce à leur rapportsignal/bruit, il leur est possibled'atteindre des taux de mesurede 10 kHz avec une diode élec-troluminescente et de 70 kHzavec une source de lumière auxénon. Proposés en version ro -buste pour les industries, ils uti -lisent, pour la première fois,comme capteur, une ligne CCDhautes performances. Tous lescapteurs confocaux de Micro-Epsilon fonctionnent avec cesnouveaux contrôleurs.

Platines miniatures

Aerotech présente les platinesde rotation miniature à engre-nage MPS-GR, adaptées auxespaces restreints. Dotées defonctions de positionnementrépétable et précis, elles sontdisponibles en deux tailles(MPS50GR et MPS75GR),proposant respectivement uneouverture dégagée de 20 et30 mm. Elles ont été conçuespour répondre aux besoinsd’un environnement de labo -ratoire comme à ceux d’un processus de fabrication in -dustrielle en continu, pour desdomaines tels que l’optique,l’étalonnage ou le contrôle.

Caméras CMOS 5 mégapixels

IDS propose désormais des caméras numé-riques aux standards USB 2, USB 3 et gigabitethernet, à base du capteur couleur MT9P006,capteur CMOS 5 mégapixels d’Aptina, doté dela nouvelle technologie de pixel A-Pix. Cettenouvelle technologie de pixel est basée sur des améliorations de déve-loppement et de structure, incluant des microlentilles optimisées, desguides de lumière et des revêtements antireflets.

Hexapodes

Dotés d'une grande rigidité, les nouveaux hexapodes de Micro-Controle, une société dugroupe Newport, sont des outils polyvalentscapables de transporter une vaste gamme decharges utiles (10, 20 et 500 kg) dans de multiplesconfigurations sans perte de performance de mouvement. Actionnéspar des vérins à servomoteurs à courant continu avec codeurs, ils offrentdes solutions pour les applications nécessitant 4 à 6 degrés de libertéen mettant l'accent sur la rotation et l'alignement et sur les mouvementscomplexes. Les applications couvrent notamment l’alignement optique,l'étalonnage, le génie biomédical, la robotique chirurgicale et la métro-logie des capteurs.

Caméras miniatures

Elvitec propose la nouvelle série decaméras miniatures GiGE de The Ima-ging Source. Ces caméras industriellesne mesurent que 29 mm en hauteur et enlargeur et sont équipées d'une monture pour objectif C/CS, d'une entréedéclencheur et d'E/S numériques. Les modèles couleur, monochromeet Bayer sont disponibles avec les résolutions VGA, SXGA et 2MP. Lesapplications visées sont l'automatisation, le contrôle du trafic, le contrôlede qualité, la médecine, la logistique, la microscopie et la sécurité.

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UITS


Compteur de photon unique

Auréa annonce le lancement de son module de comptage de photonunique, corrélé en temps et fonctionnant dans le proche infrarouge (timecorrelated single photon counting – TCSPC). Ce système, baptiséSPD_AT, présente un bruit très bas et une haute efficacité quantiquesur la plage de longueurs d’onde allant de 900 à 1700 nm. Il inclutune photodiode à avalanche InGaAs fonctionnant en mode Geiger etun système de refroidissement thermoélectrique. Il existe en deux ver-sions, M1 et M2, offrant respectivement une et deux voies de mesure.

Imagerie de gaz

Telops lance un nouveausystème d’imagerie hyper-spectrale destiné à aug-menter la sécurité pour l’in-dustrie pétrochimique. LeHyper-Cam GDI permeten effet la détection, l’iden-tification et la visualisationde fuites de gaz ainsi que la surveillance d’émissions fugitives potentiel-lement toxiques et ce, à partir d’une distance sécuritaire. Utilisé à partirdu forage jusqu’au raffinage, il permet aussi de déterminer l’ampleur desémissions, la nature des gaz émis ainsi que la direction vers laquelle ilsse dirigent et ce, à des distances allant jusqu’à 5 km.

Caméra thermique non refroidie

DRS, une société du groupe Fin-meccanica, revendue par AlcalBFi, annonce l’arrivée de laWatchmaster IP Elite sur le mar-ché européen. Cette caméra intè-gre un microbolomètre DRS « enombrelle » breveté, en oxyde devanadium (Vox), offrant 320 x240 pixels de 17 μm et est capa-ble de fournir des images de qua-lité quelles que soient les condi-tions environnementales. Elle estconforme aux standards ONVIFet PoE.

Caméra-carte au standardgigabit ethernet

Légère et compacte, la nouvellecaméra-carte industrielle d’IDS(Imaging Development Systems)mesure 45 × 45 × 15,1 mm.Grâce à son interface GigE, elleprocure une fréquence d’imagesde 50 images par seconde enpleine résolution (1,3 méga-pixels). La longueur des câblespeut atteindre 100 mètres. Cettecaméra est destinée à toutes lesapplications industrielles grâceà ses entrées/sorties numériquespour trigger, son flash, sa PWM,et ses 2 GPIO dédiés spécifique-ment aux clients OEM.

Mesure de granulométrie

R&D Vision annonce la disponibilité de la techniquede mesure de granulométrie par imagerie interfero-métrique en défaut de mise au point (ILIDS) dans unmodule spécifique de l’outil de traitement d’images pour HIRIS. Cettetechnique de diagnostic optique est utilisée pour mesurer la taille degouttes dans un plan de lumière laser dans différents environnements.

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Déposer des matériaux organiques ou inorganiques sur des substrats variés est un procédé de plus en plus utilisé dans l’industrie. Ces nouvelles techniques permettent d’inventer de nouvelles formes, d’augmenter la raideur tout en limitant le poids. De nombreux procédés

d’impression sur des circuits électroniques, des panneaux photovoltaïques ou des strucures médicalesnécessitent des déplacements précis et la synchronisation de la dépose.La dépose sur des géométries complexes demande un système de déplacement multi-axes pour maintenir la tête d’impression en ligne avec le substrat. La méthode Aerotech consiste à calculer les transformations en temps réel sur le contrôleur. La transformation de la géométrie de la pièce encommande des axes de déplacement est réalisée sur une tâche dédiée du contrôleur. Des fonctionsde correction d’alignement et de régulation de la vitesse sont facilement intégrables pour obtenirun résultat optimum.Il est aussi essentiel de synchroniser la dépose de façon précise avec les déplacements. Aerotech fournit un signal pulsé PSO permettant de réguler le flux de dépose en temps réel sur la position réelledans l’espace 3D. Ce signal est programmable en position absolue ou relative et la durée du pulse estaussi modulable.

Dépose ou impression directe sur des structures complexes

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UITS


Lasers pour vision industrielle

Coherent présente StingRay, sa nouvelle gammede lasers avec optique génératrice de motif pour lavision industrielle, revendue par Laser 2000. StingRaycouvre une grande gamme de longueurs d’ondes, dont les plus usuelles(450, 520, 635 et 660 nm), et délivre des puissances optiques pouvantatteindre 200 mW. La variation d’intensité n’excède pas ± 5 % sur toutela longueur de la ligne, et le point focal peut être modifié à tout momentpar l’utilisateur grâce à un ajustement externe.

Composants opto-mécaniques

Laser Components propose désor-mais en France sa nouvel le gammede bancs et de montures opto-méca-niques pour les optiques lasers :large éventail de supports et de systèmes de positionnement pour len-tilles, miroirs et polariseurs ; montures simples permettant des ajustementsfaciles et rapides ; montures réglables disponibles en versions cinéma-tiques ou en conception à cardan. Une gamme d’accessoires (tableset systèmes à rails, tiges, colonnes et supports) est également disponible.La conception mécanique des systèmes permet de déplacer des massesallant jusqu’à 20 kg.

Laser picoseconde pompé par diode

Acal BFi présente les nouveaux lasersentièrement pompés par diode hauteénergie en picoseconde de la société Ekspla. Cette nouvelle gamme permet d’obtenir plus de 25 mJ à 50 Hzavec une durée d'impulsion inférieure à 30 ps et une stabilité inférieureà 0,5 %. Refroidis par air, ces lasers existent en versions 532, 355 et266 nm et sont thermostabilisés. Ils peuvent être synchronisés avec dessystèmes de détection entraînant un très faible jitter et sont proposésavec une interface PC avec support LabView.

Diodes laser pulsées aveccouplage fibre

Laser Components assemble lesmicro-optiques et lentilles de col-limation de l’axe rapide directe-ment devant la puce de sesdiodes laser pulsées. Basées surcette même technologie, les nou-velles diodes lasers pulsées aveccouplage fibre sont fabriquéesde la même façon et peuvent êtreassemblées avec précision àquelques μm près, offrant ainsides efficacités de couplagesupérieures à 85 %. Selon le dia-mètre de cœur de la fibre et dela puce de la diode, des niveauxde puissance crête supérieurs à100 W en sortie de fibre peuventêtre atteints.Ces diodes, proposées à 905 et1550 nm, en versions standardou sur mesure, peuvent être utili-sées à des températures allantde −40 à +85 °C.

Hexapodes

Trioptics présente les nouveauxhexapodes de SMARACT. Lagamme s'est enrichie avec desmodèles sur mesure, avec deshauteurs ne dépassant pas 25 mm, équipés de plateauxspéciaux, anodisés noirs, nonmagnétiques ou encore prépa-rés pour des applications vide/ultra vide. Un nouveau modèlestandard fait son entrée dans lagamme, le SMARPOD 70.45.Encore plus compact que sonprédécesseur, il est capable dedéplacements de forte ampli-tude (XY : 11 mm, Z : 6 mm, RxRy :17° et Rz : 30°) avec toujoursune résolution nanométrique. Ilest destiné aux environnementsexigus et peut être adapté et per-sonnalisé en fonction de l’ap -plication.

Filtre passe-bande à maintien de polarisation

Yenista Optics a ajouté l’option PMF sur sonfiltre optique accordable passe-bande, leWSM-160 BP. Cette option offre une gamme delongueurs d’onde optimisée sur la bande C (1525 à 1570 nm) et permetd’ajuster la bande passante de 0,25 à 45 nm. Grâce à sa forme carrée,le filtre WSM-160 permet l’extraction de canaux avec très peu de pertesd’insertion et de dispersion. Déjà recommandé dans de nombreusesapplications (ROADM, etc.), le filtre WSM-160 à présent agrémenté del’option PMF permet de répondre aux besoins spécifiques des nouveauxformats de modulation où le multiplexage de polarisation entre en jeu.

Inspection vidéo

Vision Engineering présenteMakrolite, un système d’inspec-tion haute définition complet,spécifiquement conçu pour faci-liter la capture, l’annotation, l’archivage et l’analyse des images. Sonchamp de vision étendu permet de voir un échantillon dans son ensembleavant de zoomer vers les détails microscopiques. Il est équipé d’unecaméra vidéo numérique haute résolution (1920 x 1080 pixels) et sonzoom optique permet d’obtenir des images grossies de 2 à 200 fois.

Imageur proche infrarouge

Hamamatsu annonce la disponibilité prochaine d’unimageur proche infrarouge InGaAs bas coût en boîtierTO-8. Ce futur imageur G12242-0707W disposera d’une résolutionde 128 × 128 pixels au pas de 20 μm (ROIC C-MOS via bump). Ilsera hermétiquement scellé dans un boîtier TO-8 et refroidi par effetPeltier à double étage. Il présentera ainsi une haute sensibilité dansla gamme spectrale 0,95 à 1,7 μm ainsi que stabilité et bas bruit.Il sera dédié à l’imagerie thermique, à la surveillance, au contrôlenon destructif, ou encore au profilage de faisceau laser.

Laser Components ..............................................................................................................IVe de couvertureGL Events ...............................................................................................................................IIe de couvertureAerotech .................................................................................................................................................31, 59CVI Mlles Griot ............................................................................................................................................57Excel Quantronix..........................................................................................................................................35EDP Sciences ................................................................................................................................................53GL Events ................................................................................................................................................21, 25Hamamatsu ......................................................................................................................................................9HORIBA Jobin Yvon.....................................................................................................................................26IDIL Fibres Optiques ....................................................................................................................................23Imagine Optic ..............................................................................................................................................43Laser Components .......................................................................................................................................39Micronora......................................................................................................................................................27Scientec .........................................................................................................................................................45Spectrogon ...................................................................................................................................................37Trioptics ..........................................................................................................................................................47Yenista ............................................................................................................................................................17

Les dernières informations sur le salon

Un dossier présentant l’optique photonique québécoise et les participants à l’opération « Québec à l’honneur » sur le salon

Les nouveaux produits des exposants

Il comportera aussi un dossier technique sur l’optique grand public, et les rubriques habituelles :les actualités de la profession, la vie d’un opticien célèbre, les rubriques acheter et comprendreconsacrées respectivement aux kits pédagogiques et à l’acoustique picoseconde.

Photoniques est éditée par EDP Sciences, 17 avenue du Hoggar, P.A. de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A, France Tél. : 33 (0)1 69 18 75 75Fax : 33 (0)1 69 07 45 17RCS : 308 392 687 – ISSN : 1629-4475www.photoniques.com – www.edpsciences.org

Photoniques est la revue de la Société française d’optique2 avenue Augustin Fresnel 91127 Palaiseau Cedex, France [email protected]

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Comité de rédactionAzzedine Boudrioua (Institut Galilée, Paris 13)Didier-Luc Brunet (Horiba Jobin-Yvon)Emilie Colin (Quantel)Jean Cornillault (SFO)Céline Fiorini-Debuisschert (CEA)Wolfgang Knapp (Club laser et procédés)Patrice Le Boudec (IDIL Fibres Optiques) Michel Lequime (Institut Fresnel, Marseille)Riad Haidar (Onera)Jean-Michel Mur (Club Optique)François Piuzzi (CEA)Daniel Rouan (Observatoire de Paris)Marie-Claire Schanne-Klein (École polytechnique)Christophe Simon-Boisson (Thales Optronique)Costel Subran (Opton Laser International)

Publicité Annie KellerMobile : 33 (0)6 74 89 11 47Tél./Fax : 33 (0)1 69 28 33 69 [email protected]

Gestion des abonnementsPhotoniquesRoute66 – BP 9592244 MALAKOFF CEDEXTél. : 01.40.92.70.50Fax : 01.40.92.70.59 [email protected].

Impression Fabrègue imprimeurB.P. 10 87500 Saint-Yrieix la Perche

Dépôt légal Août 2012

Routage Routage 93 (93)

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