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Le programme associé à cette journée est présenté dans la brochure suivante :

Depuis les années 90, le développement des détecteurs matriciels, appelés « plans focaux infrarouge » (PFIR) constitue un moteur incontournable dans l'innovation en instrumentation optique. L'ONERA suit et anticipe ces évolutions pour proposer des caméras originales exploitants ces PFIR de plus en plus performants (haute sensibilité, grands formats, multispectralité) et aux technologies variées (filières quantiques ou filière thermique non refroidie).

L'ONERA s'oriente en particulier sur deux axes de recherche en instrumentation infrarouge : la conception de caméras très hautes performances, véritable "laboratoires volants" dédiés à la mesure, possédant des propriétés radiométriques ou de spectrométrie remarquables et le développement de caméras compactes pour l'intégration d'une vision infrarouge à des systèmes de faible capacité d'emport.

La réalisation de sources optiques cohérentes compactes et accordables dans l’infrarouge entre 3 et 12 microns est un objectif de première importance pour la détection de polluants atmosphériques et de neurotoxiques, ainsi que pour la contre mesure optronique destinée à la protection des aéronefs. Les sources idéales pour répondre à ces différents besoins sont les générateurs et oscillateurs paramétriques optiques. Ils sont basés sur des cristaux à propriétés optiques non linéaires de second ordre, qui doivent être transparents aux longueurs d’onde considérées, et qui doivent permettre l’accord de phase ou le quasi-accord de phase des ondes en interaction de façon à maximiser la puissance générée. Des progrès importants restent à accomplir au niveau des matériaux tant vis-à-vis du seuil de dommage optique, des domaines spectraux d’accordabilité que de la maîtrise des propriétés thermo-optiques. L'exposé présentera une vue d'ensemble de ces problématiques ainsi que les derniers résultats obtenus à l'Institut Néel.

Le marché de l’imagerie infrarouge non refroidi dans la gamme 8-14µ a connu une très forte croissance sur les 10 dernières années. La tendance à la réduction des coûts des microbolomètres ouvre des perspectives vers des applications civiles telles que la thermographie, la surveillance ou l’automobile. Nous estimons que le marché des caméras infrarouges non-refroidies va être multiplié par un facteur 4 pour atteindre 1,18 millions d’unités en 2016. En valeur, le marché sera de $3.4 milliards en 2016.

Notre papier présentera les prévisions des différents marchés militaires et commerciaux pour les microbolomètres. Un point sera également présenté sur les nouveaux acteurs et l’évolution des technologies.

Depuis pratiquement une vingtaine d'années, le domaine de l'infrarouge très lointain a pu être exploré par les scientifiques de manière plus aisée qu'auparavant. Cette évolution a été initiée tout d'abord par la mise au point de techniques optoélectroniques, mais elle s'appuie aussi aujourd'hui sur l'évolution de l'électronique des très hautes fréquences. Cet exposé présentera les dernières technologies THz et les applications entrevues et en développement.

Gérer les émissions et la pollution industrielles de l’air deviendra dans un futur proche un impératif pour atteindre une meilleure qualité de vie aussi bien du point de vue du confort que de la salubrité. Les moyens pour y parvenir sont en bonne voie avec la volonté des pouvoirs publics de s’attaquer au problème de santé environnementale et, pour l’habitat résidentiel, de la consommation énergétique. Les principales avancées technologiques adressent aujourd’hui la possibilité de réaliser des appareils de mesure qui permettront de détecter les principaux polluants efficacement et à moindre coût. Dans ce contexte, la détection optique offre un certain nombre d’avantages liés à la possibilité d’adresser des molécules spécifiques par le choix de la longueur d’onde de la source. En effet, chaque molécule possède un spectre d’absorption distinct qui représente la « signature » unique du composant chimique. Le choix d’une raie ou d’une bande caractéristique du spectre permettra alors d’identifier la présence d’un gaz et d’en estimer la concentration.
Nous présenterons ici une nouvelle approche développée au Leti visant à réaliser une source intégrée multi-longueur d’ondes basée sur un laser a cascade quantique (QCL) et associant un capteur de gaz miniaturisé. L’émission des sources QCL se situent dans la bande [3-10 µm] où l’absorption est usuellement maximale, ce qui permet la réalisation de capteurs à très hautes performances.

Les verres de chalcogénures sont parmi les matériaux ceux qui possèdent les propriétés de transparences optiques qui s’étendent le plus loin dans le moyen infrarouge. Ces verres non conventionnels sont des verres à base de Soufre S, Sélénium Se, Tellure Te, le plus souvent associés à des voisins de la classification périodique comme Germanium Ge, Gallium Ga, Arsenic As, Antimoine Sb . Les applications potentielles de ces verres sont toutes liées d’une part à leur transparence optique, et d’autre part à la possibilité de les mettre sous forme d’objets fonctionnels tels que des lentilles optiques par pressage, des fibres optiques par étirage, et plus particulièrement d'objets présentant des structures périodiques de quelques micromètres leur conférant des propriétés de cristaux photoniques (fibres microstructurées). Ils peuvent également être mis sous forme de couches minces guidantes. Ces verres spéciaux présentent de nombreuses applications dans le domaine des télécommunications, dans le domaine médical (spectroscopie IR) et suscitent également de grands intérêts dans le domaine militaire (aveuglement de guidage IR, sources IR).

L’expérience accumulée par ULIS et le CEA/LETI sur les détecteurs infrarouge non refroidis permet à ULIS d’avoir développer une famille de détecteurs au pas de 17 µm qui prennent en compte les besoins de faibles consommation et encombrement tout en offrant de hautes performances pour des applications tant en entrée de gamme qu’en haut de gamme. On présentera les paramètres clés d’un détecteur infrarouge non refroidi ainsi qu’un état de l’art international. L’architecture d’un détecteur sera détaillée ainsi que les innovations qui permettent d’en simplifier l’utilisation. Les résultats de caractérisation électro-optique seront présentés.

Parmi les technologies utilisées pour les détecteurs infrarouge refroidis, la technologie à base de MCT (Mercure Cadmium Tellure) est l'une des plus utilisées avec l'InSb (Antimoniure d'Indium) et les QWIP (Quantum Well). La présentation fait état des derniers développements en technologiques MCT et des produits actuellement disponibles. Ces développements sont orientés vers la réduction du pas pixel, la miniaturisation, l'augmentation des formats, l'amélioration de la qualité image, la haute sensibilité, les détecteurs pour l'imagerie active et le multi-couleur.

Résumé prochainement

Ce LABEX articulé autour du site grenoblois rassemble des spécialistes de la détection, depuis la physique du récepteur jusqu'à sa mise en oeuvre instrumentale. Il a pour objectif de coordonner les développements technologiques du site et les mise en oeuvre instrumentales associées qui sont menés pour l'équipements des grands instrument sol et espace de l'astrophysique. Le travail du LABEX sera articulé autour d'activités de recherche, d'enseignement et de valorisation. Un lien fort avec les industriels de la discipline sera entretenu.