, (4.50) nous trouvons : ∆T (r,t) = 2αE0 πρcpw2 e(1 + 2t/tc)exp −r 2 w2 e 2 (1 + 2t/tc) , (4.51) où tc= w2 eρcp/(4kth).
Présentation des masques lithographiques
La gure 4.28 montre les schémas des masques lithographiques réalisés lors de ce travail. Le masque de gauche correspond à la partie d'optique intégrée et contient les jonctions-Y et le guide plan, visible dans le bas du masque. À droite, nous apercevons le masque pour la partie micro uidique, contenant un canal vertical au niveau de l'intersection entre les jonctions-Y et le guide plan.
Figure 4.28 Schéma du masque lithographique capt-mfoi
La fonction de corrélation croisée
La fonction de corrélation croisée permet de calculer la similarité entre deux signaux. Pour
le cas de signaux deux-dimensionnels discrètes xn,met yn,mavec n ∈ [1,N] et m ∈ [1,M], elle
est donnée par :
Rxy(k,l) = N X n=1 M X m=1 xn,myn∗−k,m−l, (4.52)
où k,l sont les décalages entre les deux images respectivement en direction n et m et ()∗dénote la complexe conjuguée.
Table des gures
1.1 Sources énergétiques pour la production d'électricité mondiale en 2008 . . . 8
1.2 Cycle du combustible nucléaire en France . . . 10
1.3 Chemostat micro uidique . . . 14
1.4 Procédé de la fabrication d'une structure micro uidique . . . 16
1.5 Images MEB de la gravure humide et sèche . . . 16
1.6 Spectre d'absorption à haute résolution dans le visible de la nébuleuse planétaire HEN 3-1312 . . . 18
1.7 Réponse dipolaire et pertes typiques d'un matériau diélectrique . . . 19
1.8 Montage expérimental d'un spectromètre à détection directe . . . 21
1.9 Principe de la Cavity ring-down spectroscopy . . . 23
1.10 Spectre de transmission d'un résonateur idéal . . . 24
1.11 Principe de l'ICLAS . . . 25
1.12 Laser à colorant Rh6G intégré pour l'ICLAS . . . 27
1.13 Spectrométrie photothermique : méthodes d'excitation . . . 29
1.14 Principe de la lentille thermique . . . 30
1.15 Lentille thermique à con guration colinéaire . . . 31
1.16 Lentille thermique à con guration transversale . . . 32
1.17 Le télégraphe Chappe . . . 36
1.18 Principe du guidage par ré exion totale . . . 37
1.19 Principe de l'échange d'ions . . . 38
1.20 Procédé de fabrication des guides d'onde sur verre par échange d'ions . . . 39
1.21 Composantes du capteur photothermique anticipé . . . 40
2.1 Schéma du guide plan symétrique . . . 47
2.2 Solution graphique de la condition de guidage du guide plan . . . 51
2.3 Amplitude des premiers trois modes du guide plan . . . 52
2.4 Schéma de l'interféromètre de Michelson . . . 53
2.5 Schéma de l'interféromètre de Mach-Zehnder avec cuvette . . . 54
2.6 Interféromètre de Mach-Zehnder conintégré avec une structure micro uidique . 54 2.7 Schéma de l'interféromètre de Young . . . 55
2.8 Décalage de phase dans un interféromètre de Young . . . 56
2.9 Interféromètre de Young cointégré avec une structure micro uidique . . . 57
2.10 Schéma du branchement d'une jonction-Y . . . 58
2.11 Schéma de l'interféromètre de Young avec un guide plan . . . 59
2.12 Techniques d'interaction onde uide . . . 60
2.13 Largeur du champ évanescent en fonction de l'écart d'indice ∆n d'un guide plan symétrique . . . 61
2.14 Schéma pour l'étude de l'interaction par propagation libre . . . 62
2.15 Coe cient de couplage en fonction de la demi-largeur du mode et de la largeur du canal . . . 63
2.16 Interféromètre de Young avec une fonction de démultiplexage . . . 65
2.17 Interféromètre de Young avec un coupleur . . . 65
2.18 Interféromètre de Young, faisceau d'excitation focalisé verticalement dans le canal micro uidique . . . 66
2.19 Simulation BPM 2D d'un changement d'indice du uide dans le canal . . . 68
2.20 Simulation BPM 2D : Intensité du champ optique des franges de sortie . . . 68
2.21 Capteur photothermique sur substrat de verre . . . 69
2.22 Système à deux niveaux sans émission radiative . . . 71
3.1 Concentration normalisée des ions B+à la surface du verre . . . 79
3.2 Principe de mesure de la spectroscopie des lignes noires . . . 82
3.3 Mesure m-lines : pro l IWKB et lissage . . . 84
3.4 Mesure m-lines : Pro l IWKB et estimation . . . 85
3.5 Pro l IWKB des deux côtés du même échantillon . . . 86
3.6 Mesure de la concentration normalisée des ions argent à la surface du verre . . 87
3.7 Pro l d'indice de réfraction et amplitude du mode TE00en lignes iso-contours . 89 3.8 Résultats du solveur de mode 3D d'Optiwave . . . 90
3.9 Schéma du bain de sel fondu avec un substrat masqué suspendu . . . 91
3.10 Schéma du banc pour la mesure du pro l de mode . . . 92
3.11 Images en niveau de gris du pro l de mode à λ = 980 nm . . . 93
3.12 Coupe horizontale et verticale d'une image du pro l de mode du mode fonda-mental d'un guide avec W = 2 µm à λ = 980 nm . . . 93
3.13 Images du pro l de mode d'un guide avec W = 2 µm aux longueurs d'onde diérentes . . . 94
3.14 Schéma du banc pour la mesure des pertes . . . 94
3.15 Schéma d'une jonction-Y type du masque lithographique . . . 95
3.16 Simulation 2D par BPM : étude de la transmission en fonction de la profondeur du canal . . . 97
3.17 Résultats de la simulation 2D par BPM : étude de la transmission en fonction de la profondeur du canal . . . 97
3.18 Principe de l'enterrage des guides d'échange d'ions dans le verre . . . 98
3.19 Schéma du banc pour la mesure de la profondeur d'enterrage . . . 99
3.20 Mesure de la profondeur d'enterrage d'un guide canal . . . 99
3.21 Mesure de la profondeur d'enterrage d'un guide plan . . . 100
3.22 Simulation 2D par BPM : étude de la transmission en fonction de la largeur du canal . . . 101
3.23 Résultats de la simulation 2D par BPM : étude de la transmission en fonction de la largeur du canal . . . 101
3.24 Images des échantillons gravés par RIE . . . 103
3.25 Images de microscopie optique du microcanal fabriqué à l'aide d'une microscie 104 3.26 Images des franges d'une jonction-Y avec un écart dY= 80µm . . . 105
3.27 Techniques de polissage de l'arête de sortie . . . 105
3.28 Intensité d'une coupe verticale à travers le maximum d'une frange . . . 106
3.29 Images des franges d'une jonction-Y d'un écart dY= 100µm et dY= 220µm . . 107
3.30 Coupes horizontales des interférogrammes mesurés sur le banc de pro l de mode 107 3.31 Période et visibilité des jonctions-Y en fonction de l'écartement des bras . . . . 108
4.1 Spectres d'absorption de l'actinide mineur neptunium(IV) et du nitrate de cobalt, dissout dans de l'éthanol . . . 113
4.2 Banc de caractérisation du capteur . . . 114
4.3 Image du dispositif sur le banc de caractérisation du pro l de mode . . . 114
Table des gures 4.5 Mesure d'un décalage entre deux interférogrammes provenant d'une jonction-Y
de dY= 100µm à une longueur d'onde λs= 980nm . . . 116
4.6 Spectre d'une ligne horizontale de l'interférogramme sur la gure 4.5 . . . 116
4.7 Mesure du déphasage ∆ϕ en fonction du déplacement du faisceau d'excitation le long du canal micro uidique en direction . . . 119
4.8 Schéma de l'interaction entre le faisceau de sonde et la zone échauée, créée par l'absorption du faisceau d'excitation . . . 120
4.9 Déphasage ∆ϕ en fonction de l'énergie d'excitation . . . 121
4.10 Modèle de l'évolution temporelle de la phase du faisceau de sonde ϕs et du faisceau de référence ϕr . . . 122
4.11 L'évolution temporelle du déphasage ∆ϕ : comparaison entre la mesure et un modèle . . . 123
4.12 Mesure du déphasage ∆ϕ en fonction de la concentration d'une solution cobalt(II) / éthanol entre cCo = 10−2 et 10−1M . . . 125
4.13 Mesure du déphasage ∆ϕ en fonction de la concentration d'une solution cobalt(II) / éthanol entre cCo = 10−3 et 10−2M . . . 125
4.14 L'image du résultat d'ablation du verre Boro oat . . . 126
4.15 Schéma sur la dé nition de la limite de détection . . . 127
4.16 Résolution de la caméra . . . 129
4.17 Images unidimensionnelles : échantillonnage d'un point de source et d'une fonc-tion sinusoïdale . . . 129
4.18 Erreur de phase maximale δϕ en fonction de la fréquence normalisée . . . 133
4.19 Mesure du spectre du laser de sonde . . . 134
4.20 Solutions d'hybridation avec une fonction de guidage pour le faisceau d'excitation138 4.21 Image d'une coupe transversale à travers le superstrat et le substrat . . . 139
4.22 Image du capteur hybridé avec une fonction d'excitation . . . 139
4.23 Mesure du déphasage ∆ϕ en fonction de la concentration d'une solution cobalt(II) / éthanol entre cCo = 10−2 et 10−1M . . . 140
4.24 Mesure du déphasage ∆ϕ en fonction de la concentration d'une solution cobalt(II) / éthanol entre cCo = 10−3 et 10−2M . . . 141
4.25 Principe d'un capteur photothermique portable . . . 142
4.26 Schéma de simulation : échantillonnage de l'interférogramme sur puce . . . 143
4.27 Échantillonnage des franges sur puce . . . 143