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RÉSUMÉ
Une méthode originale de dépôt localisé par contact, basée sur l'utilisation de micro-plumes robotisées en silicium, a été développée pour fabriquer des matrices de microlentilles en polymère. L'intérêt de cette technique de fabrication à faible coût a été démontré pour la réalisation de lentilles hémisphériques de bonne qualité optique. Ces résultats ont été exploités dans le domaine de la micro-optique intégrée pour la collimation de diodes laser VCSELs. Cet article présente cette nouvelle méthode : la collimation des diodes VCSEL est abordée en premier lieu. Ensuite, le dimensionnement des microlentilles est détaillé, en particulier leur conception et leur sensibilité. Enfin, la fabrication à proprement parler est expliquée et plus précisément la technique de dépôt par microplumes robotisées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Véronique BARDINAL
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Emmanuelle DARAN
INTRODUCTION
La fabrication de microéléments optiques réfractifs ou diffractifs constitue actuellement un défi important, notamment dans le domaine des microsystèmes. La collimation de sources laser telles que les VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) est particulièrement stratégique pour réaliser des microsystèmes optiques compacts. Dans ce cadre, nous présentons une nouvelle méthode de fabrication de microlentilles en polymère basée sur l'utilisation de microplumes robotisées.
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Dimensionnement des microlentilles
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1. Collimation des diodes VCSEL
Véronique BARDINAL est chargée de recherche au Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes (LAAS-CNRS, UPR 8001 ; Université de Toulouse : UPS, INSA, INP, ISAE ; LAAS ; F-31077 Toulouse, France). Corinne VERGNENÈGRE, Emmanuelle DARAN et Jean-Bernard POURCIEL sont ingénieurs de recherche et Jean-Baptiste DOUCET ingénieur d’études au LAAS-CNRS. Thierry CAMPS est professeur à l’Université Paul Sabatier et chercheur au LAAS-CNRS.
1.1 VCSEL : un composant clef pour les microsystèmes
En 1977, Kenichi Iga proposait un nouveau concept de diode laser à semi-conducteur basé sur une microcavité émettant verticalement par la surface : le VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) . Les recherches ont ensuite été très actives pendant deux décennies pour améliorer la fabrication technologique de ce dispositif, ce qui a permis à la fin des années 1990 l'obtention de VCSEL émettant des faisceaux laser monomodes transverses avec des seuils de fonctionnement inférieurs au milliampère en régime continu et à température ambiante.
La technologie des VCSEL est donc maintenant suffisamment mature pour envisager leur insertion en tant que simples éléments de base dans des microsystèmes réalisant des fonctions optoélectroniques diversifiées. Ce sont en effet des sources stratégiques en raison de leur géométrie d'émission – par la surface – qui rend possible leur utilisation matricielle pour des applications où le parallélisme est un atout. De plus, leur faisceau présente une symétrie de révolution, ce qui rend aisé leur couplage aux fibres optiques. La structure d'un VCSEL monomode standard émettant à 850 nm est maintenant optimisée pour réaliser un composant qui soit à la fois fiable, économe, puissant, rapide et rentable pour les applications de communication de données. Ces propriétés uniques expliquent le nombre croissant d'applications basées sur ce type de sources ...
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Collimation des diodes VCSEL
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - IGA (K.) - Vertical-Cavity Surface emitting Laser : its conception and evolution. - Japanese Journal of Applied Physics, 47(1), p. 1-10 (2008).
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(3) - OTTEVAERE (H.) et al - Comparing glass and plastic refractive microlenses fabricated with different technologies. - J. Opt. A : Pure Appl. Opt., 8, p. S407-S429 (2006).
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(5) - BELAUBRE (P.) et al - Cantilever-based microsystem for contact and non-contact deposition of picoliter biological samples. - Sensors and Actuators A : Physical, Issues 1-3, 110, p. 130-135 (2004).
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(6) - LORENZ (H.), DESPONT (M.), FAHRNI (N.),...
ANNEXES
ZEMAX Development Corporation, États-Unis http://www.zemax.com/
ChemDraw, Cambridgesoft, États-Unis http://CambridgeSoft.com
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