Bibliographie & annexes
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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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An original method of contact localized deposition, based on the use of robotized silicon micro-feathers, has been developed in order to manufacture polymer microlens matrixes. The interest of this inexpensive manufacturing technique has been proven for the manufacture of hemispheric lenses with a sound optical quality. These results have been exploited in the domain of integrated micro-optics for the collimation of VCSEL laser diodes. This article presents this new method: the collimation of VCSEL diodes is firstly dealt with. Then, the dimensioning of micro-lenses is detailed and notably their design and sensitivity. Finally, the manufacturing process strictly speaking is explained and more specifically the deposition technique by robotized micro-feathers.
Auteur(s)
-
Véronique BARDINAL
-
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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Collimation des diodes VCSEL
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4. Conclusions et perspectives
Nous avons mis au point une nouvelle méthode de dépôt localisé par contact permettant de fabriquer des microlentilles en polymère de haute qualité optique et de dimensions compatibles avec la mise en forme du faisceau des VCSEL.
Cette nouvelle technique a été appliquée à la collimation de VCSEL en exploitant les propriétés d'autoalignement des lentilles sur des motifs cylindriques de SU-8 prédéfinis. La réalisation de microlentilles intégrées sur mesure va donc être poursuivie sur ce type de sources laser mais également sur des détecteurs matriciels.
Nous avons réalisé les microlentilles à partir d'un angle de contact « naturel » de la résine sur de la SU-8. Nous pouvons imaginer une ingénierie de cet angle de contact à partir de surfaces structurées physiquement ou modifiées chimiquement, ce qui permettrait d'une part de localiser de façon collective les lentilles et d'autre part de contrôler le rayon de courbure de la lentille fabriquée. Des études sont actuellement en cours dans ce cadre.
Par ailleurs, il est tout à fait possible d'étendre le champ d'application et les performances de cette technique en utilisant des plumes de plus grande taille, ainsi que des systèmes de positionnement plus performants basés notamment sur l'utilisation de plumes piézorésistives, ce qui permettrait d'augmenter la reproductibilité et la densité des lentilles en régime de dépôt parallèle.
La figure 9a présente un type de microplumes incluant un capteur de force piézorésistif. La piézorésistance est obtenue par implantation de bore au cours du procédé de fabrication. L'association de ces plumes à un robot plus sophistiqué (figure 9b ) est en cours de réalisation pour mieux gérer le positionnement et l'homogénéité des microlentilles lors de dépôts en parallèle en contrôlant notamment la force d'appui des plumes. Le dispositif de rotation permet un réglage du parallélisme entre la surface recevant les gouttes et les plumes assurant le dépôt. La précision du goniomètre (rotation) est de 1/1 000e de degré. Pendant le dépôt, la force d'appui des plumes sur la surface est mesurée par les capteurs piézorésistifs qui, après amplification et traitement du signal, donnent une information sur la courbure des plumes produite lors du contact, image de la force...
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BIBLIOGRAPHIE
-
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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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