THESE - Structuration sub-lambda pour l'imagerie thermique

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Offre publiée le 17 Jul 2019
Catégorie : R&D (Ingénieurs)
Référence du poste : UL/THESE/SSL/06/19

Poste :

Le domaine des imageurs thermiques, fondé sur une technologie « non refroidie » à base de microbolomètres, évolue dans un marché international très dynamique. De nouveaux produits émergent dans le domaine du grand public (capteurs domotiques, micro-imageurs, surveillance, aide à la conduite…). Ces marchés totalement nouveaux changent le visage de la concurrence, ouvrant des perspectives à de nouveaux acteurs. Pour répondre à l'engouement du marché, il est intéressant de proposer des systèmes d'imagerie complet, à cout réduit, incluant non seulement le plan focal, mais également l'optique imageante. Ainsi, ULIS propose commercialement des produits associant dans un module compact la rétine et la lentille actuellement en matériau chalcogénure. Ces lentilles, réalisées par moulage à l'unité présentent un cout relativement élevé. Aussi le LETI et ULIS poursuivent actuellement des efforts de développement visant à réaliser des optiques en silicium à l'échelle du wafer. Aujourd'hui, les lentilles à base de matériaux de chalcogénure, présentent des problèmes de dispersion en longueur d'onde. Ce chromatisme dégrade la qualité image, dégradation qui peut devenir problématique avec la réduction du pas pixel. Les lentilles réfractives réalisées en Silicium, résolvent à priori le problème de coût dans la mesure où elles sont réalisées via des procédés collectifs de la microélectronique, cependant, elles présentent les défauts suivants : - La puissance optique est limitée par les procédés de réalisation et reste donc relativement faible. Avec la diminution du pas pixel, il sera nécessaire de disposer de focales plus courtes. - Du fait de l'utilisation d'un nombre restreint de lentilles, d'un FOV ainsi que d'une ouverture importante, des aberrations d'ouverture et de champ subsistent. - Des défauts de forme, liés à la technologie de fabrication peuvent apparaitre, réduisant encore la qualité image. D'autre part un nouveau type d'optique dite ‘diffractive' à base de structures sub-lambda a récemment été mis au point. Les structures sub-lambda sont des réseaux dont le pas caractéristique est inférieur à la longueur d'onde (typiquement Λ<λ/5, où  est la longueur d'onde de la lumière et  le pas du réseau). Lors de la traversée d'une telle structure, la lumière subit un déphasage dont l'amplitude est liée à la géométrie des structures sub-lambda. On montre alors qu'en utilisant ce type de structure, il est possible de défléchir le faisceau de façon par exemple à le focaliser. Cependant, défléchir un faisceau de plusieurs dizaines de degré et de façon achromatique sur une bande spectrale étendue en utilisant des ce type de structure demeure une difficulté majeure. Afin de pouvoir profiter à la fois des avantages des optiques classiques (réfractives) et des optiques diffractives, le sujet consiste alors à concevoir, réaliser et caractériser des systèmes associant lentilles asphériques (chalcogénure ou silicium) et structurations sub-lambda. Les différents objectifs de cette thèse seront alors : De proposer des designs de structures sub-lambda minimisant les problèmes liés aux phénomènes de dispersion (en longueur d'onde) que présentent ces structures. Pour cela le doctorant s'appuiera sur des simulations électromagnétiques (RCWA, FDTD…) ainsi que sur un travail bibliographique. Ensuite dans un deuxième temps, en combinant des simulations de type ‘lancé de rayon' et électromagnétique, le doctorant fera le design du système optique complet, combinant une lentille réfractive et une lame sub-lambda. Le système optique ainsi réalisé aura pour objectif de minimiser les différents types d'aberration ainsi que le chromatisme introduite par la lentille seule mais aussi d'en augmenter la puissance optique. Enfin dans un dernier temps, ces lames sub-lambda seront réalisées au CEA-LETI et caractérisées afin de confirmer les résultats de simulations obtenus durant la phase de conception.

Profil recherché :

Type de contrat :

CDD

Région :

Rhône-Alpes