III-V Lab (mirSense) - Solution laser moyen infrarouge (MIR) compacte pour l’analyse chimique haute performance

Description

Les composants développés au sein du III-V lab sont des composants moyen-infrarouge innovants destinés à révolutionner le domaine de l’analyse chimique de gaz, de liquides ou de solides. Ils reposent sur un savoir-faire unique pour la réalisation de sources lasers moyen infrarouge hautes performances en semi-conducteurs III-V, combiné à une expertise en circuit intégré photonique à base de Silicium développé ces dernières années en collaboration avec le CEA-LETI. La maîtrise de ces deux technologies permet la réalisation des tous les éléments (sources et détecteurs) composant une chaine de détection de composés à l’état de traces.

L’offre mirSense est double. Il s’agit de sous-système opto-électroniques :

• Une source largement accordable moyen infrarouge (MIR), permettant, dans une utilisation dans un capteur optique, de réaliser une spectroscopie de traces chimiques.
• Un spectromètre MIR complet pour traces chimiques sous forme gazeuse.

Dans les deux produits, on trouve une source laser accordable monolithique, permettant de balayer continûment le spectre infrarouge sur 100cm^-1 dans la bande spectrale 3-10μm. Elle est basée sur une barrette de lasers à cascade quantique opérant à température ambiante, ayant chacun une longueur d’onde décalée du laser précédent de quelques cm^-1. La longueur d’onde d’émission de cette source est ajustable, soit grossièrement (quelques cm-1) en passant d’un laser au suivant, soit finement, en ajustant le courant de pilotage du laser (<cm^-1). La lumière issue de chaque laser de la barrette est injectée dans un circuit photonique à base de silicium qui recombine ces faisceaux en une sortie unique afin de préserver des propriétés de faisceau optimales.

Packagée seule, une telle source packagée et collimatée à la demande, est directement intégrable dans un instrument de spectroscopie.

Pour le second produit, il faut lui adjoindre une partie détection qui est actuellement en cours de finalisation via l’intégration sur le circuit photonique de détecteurs photo acoustiques à base de microphones MEMS. Notre approche modulaire permettra à terme de combiner plusieurs bandes spectrales et une détection intégrée efficace afin de proposer des modules de détections pour le contrôle des émissions, des procédés, la détection de substances dangereuses ou encore l’analyse de l’haleine ou du sang pour l’industrie médical.

Chaque produit est livré avec une électronique de pilotage et des drivers informatiques.

Nous ne présentons ici que le produit source largement accordable, seul à l’état de prototype aujourd’hui. Afin de présenter les performances du produit, nous joignons ci-dessous une liste de spécifications.

Performances

• Emissions centrales typiques : Entre 4 et 10 μm (2500cm^-1 et 1000 cm^-1)
• Largeur spectrale atteignable : <0,01 cm^-1
• Accord en longueur d’onde : 100 cm^-1
• Puissance optique : >5 mW
• Suppression des modes secondaires (SMRS) : >25 dB

Conditions d’intégration

• Boitier : 5cm x 3cm x 2cm
• Carte électronique : 10cm x 10cm
• Dissipation thermique maximale du composant (= consommation) : 50W
• Température de stockage : -40/+50 °C
• Température d’utilisation min. : -30 °C
• Température d’utilisation max. : 50 °C

Innovation apportée

Notre produit constitue une technologie de rupture par rapport au domaine des sources MIR. En cela elle apporte un certain nombre d’avantages pour les clients.

D’abord, la source mirSense ne nécessite aucune compétence en laser pour être utilisée. mirSense fournit l’interface de contrôle de la source, et le client interagit avec le laser à travers la longueur d’onde ciblée. Le client reçois un signal optique à la longueur d’onde demandée, avec des caractéristiques telles qu’explicitée dans le chapitre précédent.

Du fait de l’intégration de fonctions optiques dans le composant, l’utilisation de la source mirSense entraine une grande simplification de la chaine optique dans le capteur. En conséquence, les couts de développement en ingénierie sont fortement réduits pour le client, ainsi que les couts de production associé à l’approvisionnement en éléments optiques.

La source mirSense remplace un grand nombre de composants optiques pour réaliser la même fonction et de ce fait offre une solution compact unique. Elle ouvre la voie à la réalisation de capteurs de traces portables. Le produit, électronique de pilotage inclus a été pensé pour satisfaire ce besoin de compacité. Ce besoin de détecteur portable est associé à une réduction des couts de fabrications pour le client.

Cela est bien sur le cas pour la liste de matériel approvisionné mais aussi pour les couts de fabrications. Le choix d’une technologie 100% microélectronique répond parfaitement à ce besoin. En effet, les couts non récurrents ont été supportés par divers actions de R&D par le passé, pour arriver à des procédés de fabrication permettant de suivre les augmentations de volume avec des baisses substantielles de prix.

Ainsi mirSense peut être un partenaire aussi bien pour les volumes modérés de 100 unités/an que pour les forts volumes de plusieurs dizaines de miliers/an, devenant ainsi un partenaire pour les équipements en développement qui ont vocation à diversifier leur marchés et décupler les ventes.

Enfin, de par la nouveauté d’une source accordable dans le moyen infrarouge, mirSense ouvre la voie à de nouvelles applications que les clients n’envisageaient pas jusque-là par manqué de composant de base. Ces application sont soit basée sur des molécules spécifiques, ou des conditions opérationnelles particulières.

http://www.3-5lab.fr/

III-V Lab est un groupement d’intérêt économique (GIE) dont les actionnaires sont Alcatel-Lucent, Thales et le CEA. C’est un laboratoire de R&D d’environ 125 personnes, dédié aux technologies des semi-conducteurs III-V (GaAs, InP, GaN, etc.). Il a été créé il y a 10 ans par Alcatel-Lucent et Thales, qui ont décidé de partager leurs compétences scientifiques et techniques et leurs moyens technologiques pour le développement de composants microélectroniques et optoélectroniques innovants et qui soient capables d’induire des ruptures critiques dans les performances des futurs systèmes de télécommunication, de défense, de sécurité, aérospatiaux, dans lesquels ils seront intégrés. Le laboratoire est doté des moyens les plus modernes en croissance des matériaux (une dizaine de réacteurs d’épitaxie), en salle-blanche microélectronique (lithographie électronique et stepper), en moyen de modélisation multi-physique et de conception de composants et circuits, et enfin en moyens d’assemblage lui permettant d’intégrer des modules démonstrateurs des composants réalisés.

Le GIE a été rejoint il y a trois ans par le laboratoire Leti du CEA, avec l’objectif de développer des solutions radicalement nouvelles pour des composants plus intégrés et plus compacts, en associant des composants actifs III-V (par ex. des diodes laser), avec des circuits passifs Si (par ex. des circuits intégrés photoniques de combinaison ou de traitement de faisceaux). III-V Lab est ainsi un des rares laboratoires industriels au monde, maîtrisant à la fois les technologies microélectroniques et photoniques III-V et Si et les techniques d’intégration hétérogènes (hétéro-épitaxie, collage moléculaire,…) permettant de marier ces technologies.

Les objectifs de III-V Lab sont d’amener les technologies développées à un niveau de maturité suffisant pour permettre une industrialisation, via un transfert chez un partenaire. C’est ainsi que III-V Lab a transféré récemment ses technologies d’imagerie infrarouge thermique ‘QWIP’ et d’imagerie proche infrarouge InGaAs. Le projet mirSense s’inscrit exactement dans cette démarche, cette fois via la création d’une start-up, qui valorisera les technologies de laser à cascade quantique QCL pour les applications de détection et d’analyse spectrométrique des gaz et liquides.

ALPAO - Miroir déformable DM97-08

Description

L’optique adaptative est devenue une solution incontournable pour maximiser les performances des systèmes optiques dans des domaines très divers, de l’astronomie à l’imagerie médicale. Grâce à des capteurs qui analysent la forme des ondes lumineuses et à des miroirs déformables pilotés par ordinateur, cette technologie apporte aux grands télescopes terrestres la capacité d’imager des astres extrêmement lointains, jusqu’au centre de notre galaxie. Lorsque cette technique est appliquée à l’imagerie médicale, elle permet aux ophtalmologistes de visualiser les cellules microscopiques du fond de l’œil afin de détecter les maladies rétiniennes plus précocement, avant que la vision ne soit définitivement perdue. L’œil étant par ailleurs une « fenêtre » sur le corps humain, d’autres perspectives sont possibles pour la détection des maladies non oculaires, comme la maladie d’Alzheimer ou les maladies vasculaires avant l’apparition des premiers signes cliniques chez le patient.

La gamme de miroirs déformables ALPAO rassemble tous les avantages des actionneurs magnétiques (linéarité et grandes courses) tout en présentant d'excellents comportement dynamiques.

ALPAO propose une gamme complète de miroir adaptée aux principales applications de l’optique adaptative: ophtalmologie, microscopie, astronomie, communication optique en espace libre, etc.

Innovation apportée

Le nouveau miroir développé par ALPAO est le DM97-08. Il est dédié aux applications de la science de la vision.

Il permet d’avoir 97 actionneurs dans un diamètre utile de seulement 7.2 mm. Ce diamètre correspondant à celui de la pupille humaine dilatée, ce qui apporte aux utilisateurs 3 principaux bénéfices :

• Un système optique plus simple et plus compact (pas de grandissement nécessaire)
• Une qualité optique supérieure (pas de perte d’information durant le grandissement)
• Un cout du système complet diminué.

www.alpao.com

ALPAO, filiale d’EVEON, conçoit et fabrique des composants d’optique adaptive pour la recherche et l’industrie depuis 2006. Les performances inégalées de la large gamme de miroirs déformables d’ALPAO permettent notamment aux utilisateurs d’obtenir des images de très haute résolution. ALPAO fournit également un logiciel de boucle d’optique adaptative (A.C.E.) ainsi que des systèmes d’optique adaptative notamment pour l’astronomie, la science de la vision mais aussi pour d’autres applications industrielles. ALPAO connait une forte accélération de sa croissance et réalise plus de 90% de son chiffre d’affaires à l’export.

ALPhANOV - Plateforme Laser Picoseconde Déclenchable

Description

ALPhANOV a développé une nouvelle plateforme laser picoseconde déclenchable, basée sur une architecture innovante entièrement fibrée, permettant de proposer des lasers compacts, robustes donc fiables et à un coût très abordable. La technologie développée permet en outre de déclencher des impulsions picosecondes synchronisées sur un signal en général TTL, ce qui offre un fonctionnement plus souple que celui des lasers picosecondes mode-lockés.

Cette plateforme est optimisée pour la conversion de fréquence et permet donc de réaliser des sources lasers fonctionnant à 1064, 532 ou 355 nm, avec des largeurs d’impulsions inférieures à 100 ps. Des tests ont aussi permis d’atteindre un fonctionnement en régime femtoseconde, toujours en architecture entièrement fibrée et toujours avec un déclenchement synchronisé.

La combinaison d’une haute puissance moyenne (supérieure à 50 W), d’un fort taux de répétition (jusqu’à 2 MHz) et d’une impulsion par énergie pouvant atteindre 50 µJ conduit à une famille de sources capable de répondre à de très nombreuses applications ont notamment : l’usinage industriel dans le domaine photovoltaïque, pour l’ablation sélective, la découpe du verre ou des LED ; l’optique non linéaire via des cristaux ou des fibres non linéaires et donc la réalisation de sources supercontinuum.

Exemples de performances accessibles via cette plateforme :

Spécifications mécaniques du module qui sera présent sur le stand Vitrine de l’innovation :

• Dimensions (L x l x H) : 40 x 20 x 15 cm
• Poids : 5 kg

Innovation apportée

L’innovation de cette nouvelle plateforme laser picoseconde déclenchable repose sur la technologie mise en œuvre, technologie propriétaire du centre technologique ALPhANOV, qui permet de développer des lasers présentant les caractéristiques suivantes :

• Lasers déclenchables de façon synchronisée sur un signal, en général TTL, et à distance, offrant, notamment pour les applications industrielles, un contrôle précis, paramétrable et programmable
• Une conception entièrement fibrée qui, alliée à la technologie utilisée, offre une grande simplicité et donc une grande fiabilité
• La simplicité de la conception permet d’envisager des produits commerciaux très compacts, à un coût plus abordable que les sources picosecondes actuelles, tout en gardant le mode déclenché inédit dans ces durées d’impulsions

Cette nouvelle technologie conduit de plus à des caractéristiques optiques performantes :

• Énergie par impulsion jusqu’à 50 µJ
• Puissance moyenne supérieure à 50 W
• Taux de répétition ajustable de 0 à 2 MHz
• M2 inférieur à 1,2
• Polarisation verticale avec un taux supérieur à 100 :1

Ces caractéristiques rendent les lasers basés sur cette plateforme aptes à répondre aux exigences de très nombreuses applications :

• Usinage industriel : gravure pour le photovoltaïque, ablation sélective de films minces, découpe du verre, fabrication des LED
• Applications médicales, notamment la chirurgie de l’œil Optique non linéaire : pompage des OPO, réalisation de sources supercontinuum déclenchables.

http://www.alphanov.com/

ALPhANOV est le centre technologique du pôle de compétitivité Route des Lasers. Il s’appuie sur la valorisation de la recherche, interne ou issue des laboratoires, afin de mettre son expertise et son savoir-faire au service des industriels. Il propose plusieurs modes d’intervention lui permettant d’agir tout au long de la chaîne de valeur : participation à des projets collaboratifs en association avec des entreprises et des laboratoires de recherche ; prestations ; plate-forme de matériel mutualisé ; accompagnement technologique des créateurs d’entreprises.

Ses domaines d’expertise couvrent les procédés laser et le micro-usinage, les sources laser et les composants fibrés, les systèmes à cœur optique et les systèmes laser, les applications santé des technologies photoniques. Dans chacun de ces domaines, ALPhANOV mène ses propres recherches, réalise des études et des prestations pour les industriels, accompagne les entreprises dans la mise au point et le développement de produits innovants et développe sa propre gamme de produits. ALPhANOV possède une large gamme d’équipements à la pointe de l’état de l’art : un parc de lasers étendu, du femtoseconde au continu, de l’ultraviolet à l’infrarouge ; des machines et des postes d’usinage laser 3D ; des systèmes de caractérisation ; une polisseuse universelle de fibres optiques ; différentes plateformes de soudure ; des équipements pour les tests de fiabilité de diodes laser.

Installé au sein de l’Institut d’optique d’Aquitaine, ses locaux incluent une plateforme technologique dédiée à l’accueil de ses partenaires industriels. Cette proximité permet de co-localiser des projets de R&D et fournit aux entreprises un cadre et une dynamique propices aux échanges et aux études communes.

Fibercryst - Laser TANARIS System

Description

Avec une source laser du commerce, Fibercryst a développé un système laser de laboratoire en utilisant toutes les capacités amplificatrices de la technologie TARANIS à savoir un gain important permettant d’atteindre des énergies par impulsion élevées tout en maintenant une excellente qualité de faisceau. Ainsi, les conversions de fréquences dans le vert, l’UV et d’autres longueurs d’ondes sont très efficaces Ce système est entièrement autonome avec son bloc optique délivrant le faisceau laser en propagation libre, son alimentation et son système de refroidissement.

Caractéristiques du produit : performances, poids, encombrement

Innovation apportée

L’énergie par impulsion dans un régime sub nanoseconde associée à une fréquence de répétition relativement élevée pour ce type de laser diminue les temps de mesure et en augmente ainsi la précision avec un meilleur signal sur bruit.
La qualité de faisceau est un atout important pour effectuer des expériences précises dans l’infrarouge et des conversions de fréquences efficaces permettant une utilisation de ce laser dans des domaines de recherches et d’applications variées : LIBS, LIDAR, nanotechnologie, marquage spécifique, usinage de matériaux durs…
La gestion thermique de l’amplification avec un pompage quasi continu, permet une grande stabilité de l’énergie des impulsions.

L’innovation consiste en une utilisation de la technologie TARANIS brevetée où le signal de pompe est guidé et le faisceau laser en propagation libre dans la fibre cristalline ; celle-ci étant très efficacement refroidie par une technologie d’assemblage également brevetée. La simplicité de mise en œuvre de cette technologie permettant d’atteindre ces performances est unique.

http://www.fibercryst.com

Fibercryst développe et commercialise un module de gain– TARANIS - pour l’amplification de lasers pulsés. Ce composant optique offre une solution compacte, flexible et compétitive dans la fabrication des sources lasers hautes puissances très demandés sur les marchés industriels et de l’instrumentation. Créée en 2003 afin de produire des fibres monocristallines, cette technologie a donné naissance à une nouvelle gamme de produits. La technologie TARANIS inventée et brevetée par Fibercryst et l’Institut d’Optique Graduate School est basée sur un refroidissement très efficace de la fibre monocristalline Yb : YAG ou Nd :YAG utilisée comme milieu à gain. Les modules TARANIS et les amplificateurs permettent le design et la production de lasers pulsés de haute puissance et haute énergie afin de répondre aux besoins de nombreuses applications.

Phonoptics SAS - Microphone Phonoptics

Description

Le premier produit présenté par Phonoptics SAS est un microphone utilisant une simple fibre optique. Ce microphone exprime tout son potentiel pour la mesure dans les milieux hostiles. Le produit est constitué d’une partie capteur passif qui est en rapport avec la pression sonore à mesurer, d’une fibre optique (unique) pouvant mesurer jusqu’à plusieurs kilomètres et d’une partie optronique placé dans un environnement loin de tout danger, alimenté sur secteur ou sur batterie. 

Caractéristiques du produit : performances, poids, encombrement

Le microphone développé par Phonoptics SAS allie performance et miniaturisation. Sa taille peut descendre jusqu’à un diamètre d’ ¼ de pouce pour un poids de quelques grammes. Pour des milieux nécessitant plus de résistance, le capteur est intégrable dans un boitier de protection et la fibre peut être renforcée. La finesse de la fibre lui permet de s’introduire dans les endroits les plus difficilement accessibles et de faire le lien entre le capteur passif et la source electro-optique.Le capteur est capable de détecter des vibrations de l’ordre du dixième de nanomètre, représentant une variation de seulement quelques microPascal ou du millibar selon l’application. La dynamique du système atteint les 80 dB. La bande de fréquence est de 20Hz-20kHz.Il est indétectable, immune aux EMI/RFI, déplaçable jusqu’à 10km et résiste à plus de 150º C, à des explosions et à des agressions chimiques et aqueux.

Innovation apportée

Jusqu'à présent les microphones utilisaient soient les principes de l’électricité, soit récemment pour la concurrence plus directe, deux fibres optiques. Par rapport aux premiers, l’avantage compétitif est sans commune mesure pour la mesure en milieux hostiles : ces microphones ne parviennent pas, ou de manières très laborieuses et limitée, à fonctionner dans ces milieux, la faute à leur capteur de technologie active (utilisation de l’électronique). Par rapport aux quelques produits concurrents existants et utilisant une technologie à fibre optique, ces derniers utilisent toujours 2 fibres optiques avec différents éléments opto‐mécaniques (microlentilles, diaphragme, réseau) pour être en mesure d’utiliser la technologie optique. Les quelques personnes ayant essayées d’utiliser une seule fibre n’y sont pas parvenues. Phonoptics SAS apporte une technologie optique utilisant une unique fibre optique transportant le signal aller et retour, et aucune autre pièce (en dehors de la membrane, transducteur acousto-mécanique indispensable). La supériorité technologique est donc totale par rapport aux technologies électriques, et elle est aussi supérieure et innovante par rapport aux autres technologies fibres optiques de par sa simplicité de fabrication, une industrialisation plus facile et un bénéfice client pour sa faisabilité d’utilisation, une meilleure miniaturisation et adaptabilité (du fait de l’utilisation d’une unique fibre et non pas deux). Cette technologie est brevetée (détenue par Phonoptics SAS) et nécessite un savoir‐faire acquis au cours des 20 années d’expériences de Jean-Michel Malavieille ce qui assure une barrière technologique à l’entrée forte.

Phonoptics SAS est une jeune entreprise, créée en Septembre 2014, issue de la collaboration entre Vivien Staehle-Bouliane, étudiant à l’Institut d’Optique diplômé en décembre 2014, et Jean-Michel Malavieille, directeur technique chez SEDI-ATI, leader dans la fibre optique. Elle est basée à Orsay, au bâtiment 503, pépinière d’entreprise pour startup et PME. Phonoptics SAS a pour objectif la fabrication et la commercialisation de solutions de mesures de pressions dynamiques (microphone) et statiques en milieux hostiles.

Resolution Spectra System - Spectromètre Ultra-haute Résolution et Large Bande

Description

Le WIDE Spectra est le spectromètre tant attendu qui offre l’ultra-haute résolution sur des fenêtres de mesures extra-larges. Développé sur la technologie de rupture SWIFTS, il s’agit d’un instrument de pointe pour la caractérisation laser.

Ses fenêtres extra-larges rendent possible le suivi de pics laser lors de larges scan en longueurs d’onde. Le WIDE Spectra sera ainsi très apprécié des utilisateurs de laser accordables. Il accompagne en effet les besoins des utilisateurs de laser, notamment de lasers à semiconducteur, dont les plages d’accordabilité se font de plus en plus larges.

Ses fenêtres de mesures extra-larges combinées à son excellente et durable précision absolue facilitent grandement l’analyse de faisceaux multimodes. Le WIDE Spectra fait ainsi également fonction de lambdamètre multimode. Ses fonctionnalités s’étendent donc à l’analyse de signaux complexes, tels que les réseaux de Bragg fibrés (FBG).

Précision, robustesse et simplicité restent de mise pour ce nouveau spectromètre de la gamme Spectra.

Offrant une grande plage de sensibilité en longueurs d’ondes, le WIDE Spectra est un instrument versatile qui répond aux besoins de caractérisation laser sur la gamme 630-1100 nm. Le changement de fenêtre de mesure s’effectuant par un simple clic au niveau de l’interface logicielle.

Proposé avec le logiciel SpectraResolver, la lecture du spectre laser est intuitive. Position des pics, densité spectrale et stabilité sont autant de paramètres que l’utilisateur peut instantanément visualiser et suivre dans le temps.

L’excellente précision absolue du WIDE Spectra est garantie sans aucune re-calibration. Il s’agit donc d’un instrument de mesure fiable qui répond non seulement aux besoins de la recherche mais également aux exigences de l’industrie. Son étonnante compacité en fait d’autre part un instrument de mesure intégrable.

Le WIDE Spectra trouve donc sa place dans les laboratoires de recherche mais également dans les départements de R&D et de production de l’industrie laser.

Caractéristiques du produit : performances, poids, encombrement

1. HAUTE-PERFORMANCE DE MESURE
• Ultra-haute résolution : 10-20 pm / 6 GHz
• Précision absolue garantie sans re-calibration : 10-20 pm / 6 GHz
2. GAMME SPECTRALE ETENDUE
• Large bande : 50-150 nm par mesure
• Gamme de longueurs d’onde accessible par système : 630-1100 nm
3. SIMPLICITE
• Interface logicielle SpectraResolver, pour une sélection simple de la gamme spectrale et une visualisation rapide des mesures
• Connection et alimentation : USB2.0
4. COMPACITE
• Taille : 9x6x10 cm
• Poids : 0.5 kg

Innovation apportée

Le WIDE Spectra offre l’ultra-haute résolution sur des fenêtres de mesures extra-larges.

Le ZOOM Spectra (Photon d’Or 2011, Prism Award Finalist 2013) premier né de la gamme de spectromètre de RESOLUTION Spectra Systems avait déjà démontré les possibilités offertes par la technologie SWIFTS en alliant ultra-haute résolution et grande compacité. Aujourd’hui le WIDE Spectra présente une nouvelle innovation en proposant des fenêtres de mesures 10 fois plus larges dans un système encore plus compact.

Points forts :

• Ultra-haute résolution : 10-20 pm
• Large bande : 50 - 150 nm par mesure
• Compacité

Comparaison avec d’autres instruments d’analyse de spectre laser :

http://www.resolutionspectra.com

RESOLUTION Spectra Systems développe et commercialise une nouvelle génération de spectromètres, aujourd’hui dédiés au marché de l’analyse de spectre laser. Les spectromètres de RESOLUTION Spectra Systems sont basés sur la technologie de rupture SWIFTS, inventée en 2004 à l’Université Joseph Fourier. Grâce à cette technologie, RESOLUTION Spectra Systems fournit des spectromètres intégrables et robustes qui présentent des performances uniques pour l’analyse de spectre laser : ultra-haute résolution, excellente précision absolue et grande vitesse de mesure. Ces nouvelles performances répondent à une demande accrue de portabilité, voire d’intégrabilité, enfin combinés à la haute performance comme cela est particulièrement le cas dans le domaine de la spectroscopie laser. Créée en 2011 à Grenoble, la société compte aujourd’hui huit personnes. La chaîne de fabrication est basée sur des procédés optiques développés par une équipe R&D interne mais repose également sur des collaborations avec les acteurs de la photonique de la région Rhône-Alpes. Le WIDE Spectra est le troisième produit commercialisé par RESOLUTION Spectra Systems. Il s’agit d’un produit innovant à la fois au niveau technologique mais également au niveau de ses performances instrumentales. RESOLUTION Spectra Systems ne vise pas seulement la performance technique mais souhaite avant tout apporter aux utilisateurs l’instrument dont ils ont besoin.

VIDEOMETRIC - MACROSCOPE 3D

Description

MACROSCOPE 3D est un banc de numérisation 3D à très haute précision. Le système numérise très rapidement (moins de 7s) en 3 dimensions une surface d’environ 30x25mm avec une densité de points d’environ 5 200 points/mm2. Plusieurs acquisitions successives de parties jointives sont possibles, et la mosaïque des différentes vues est assemblée automatiquement par un vrai système logiciel de « Stitching 3D ».

L’application de la vraie couleur sur chaque point 3D obtenu restitue l’objet en 3D avec un grand réalisme.

Le système propose de prendre des mesures 3D de façon interactive, à l’aide de la souris.

Caractéristiques du produit : performances, poids, encombrement

Le système complet comprend :

• 2 caméras Gigabit et optiques monture C
• 1 vidéoprojecteur
• 1 PC industriel
• Statif, câbles et accessoires

Le logiciel d’application VIDEOMETRIC : Une interface graphique interactive sous Windows permet ensuite :

• De manipuler le nuage de points 3D obtenu : Rotation, zoom, prise de mesures.
• De mailler le nuage de points pour en obtenir une surface, et prendre de nouvelles mesures.
• De sauvegarder l’ensemble des points et des surfaces pour une analyse ultérieure.

Innovation apportée

• La précision 3D atteinte (5200 points 3D/mm2) sur une surface importante, sans l’aide d’optiques microscopiques, de platines motorisées …
• La rapidité de numérisation 3D : 7s au lieu de plusieurs minutes, classique en microscopie 3D.
• Le « stitching 3D » automatique permettant de reconstituer très rapidement de grandes surfaces à haute résolution
• Le rendu « vraie couleur » du nuage de points
• Le maillage 3D adaptatif pour obtenir des surfaces compatibles avec les logiciels 3D courants.
• La simplicité de l’équipement électronique, compte tenu des résultat set de la précision obtenue en 3D.

Quelques images :

Prototype MACROSCOPE 3D

Détail / Nuage 3D / Couleurs / Maillage

Mesures 3D interactive

http://www.videometric.com/

VIDEOMETRIC est une ingénierie Française basée près de Clermont-Ferrand, qui depuis 1999 créé et diffuse ses technologies de numérisation et de mesure 3D dans les domaines industriels et scientifiques. Un ensemble de fonctions de traitement 3D d’images et d’objets, des outils robotiques complets lui permettent de répondre aux demandes les plus exigeantes en mesure de déplacement et de déformation 2D & 3D, en numérisation 3D à très haute précision, ainsi qu’au pilotage robotique pour automatiser la prise de pièces en vrac.

Kloé - Rapports d'aspect de 1 x 40 par écriture directe

Description

La société Kloé a mis au point un procédé d'écriture directe par laser spécifique qui permet de bénéficier d'une très grande profondeur de champ, compatible avec la réalisation de microstructures à très grand rapport d'aspect. Ainsi, Kloé équipe ses équipements Dilase d'une nouvelle fonction qui permet de réaliser des rapports d'aspect de 1x40 dans des résines épaisses spécifiquement développées pour avoir la résistance mécanique suffisante pour ce type de microstructure. Elle reste compatible avec les autres résines épaisses du commerce, à condition que ces résines présentent une résistance mécanique suffisante.

Cette nouvelle fonction d'écriture à grand rapport d'aspect reste compatible avec l'ensemble des machines Dilase et mode d'écriture ; que ce soit en mode scanning, flashage ou vectorial. Il est donc possible de réaliser très simplement, en un seul passage d'écriture des forêts de plots à haut rapport d'aspect, des lignes continues ou maillages à très haut rapport d'aspect.

Innovation apportée

Lorsque l'on focalise un faisceau laser pour obtenir un spot de petite dimension, la profondeur de champ est généralement de l'ordre de la largeur du faisceau, c'est-à-dire que les rapports d'aspect sur de 1x1 ou 1x2 tout au mieux. La mise en forme de faisceau imaginée par Kloé permet d'étendre considérablement la profondeur de champ à plusieurs dizaines de microns pour un spot laser de 11µm, ou à plusieurs dizaines de microns pour un spot laser d'une dizaine de microns. Il devient alors possible de réaliser des microstructures dans des couches de plusieurs centaines de microns en une seule passe laser. Cela garantie une excellente stabilité des performances de la machines dans le temps, et ouvre la lithographie laser à un large panel d'application comme la microfluidique, la photonique, la structuration de surface, la micro optique, la micromécanique…

http://www.kloe.fr

La société Kloé, créée en janvier 2001 est un spin off de l'Université de Montpellier II créée par deux chercheurs, l'un en matériaux, l'autre en photonique. Elle propose aujourd'hui une large gamme de circuits et systèmes optiques intégrés, dont notamment les équipements de microtechnologie Dilase et UV-KUB. Les sytèmes Dilase sont des équipements de photolithographie sans masque par écriture directe par laser qui permettent de faire du prototypage rapide dans des couches de résines fines ou épaisses, jusqu'à plusieurs centaines de microns. Les UV-KUB sont des systèmes de masquage compact à base de LED UV.

Laboratoire Charles Fabry - Convertisseurs de longueur d’onde Rambio

Description

Le produit présenté à la Vitrine de l’Innovation a été développé par le groupe de recherche « Matériaux non linéaires et applications » du Laboratoire Charles Fabry. Ce groupe étudie l’optique non linéaire qui est la science qui traite de toutes les modifications induites par et sur les faisceaux lumineux en interaction avec la matière. Ces interactions conduisent à des comportements spectaculaires : création de nouvelles longueurs d’onde, modification de l'intensité et de la trajectoire des faisceaux, création de structures lumineuses spatio-temporelles …

C’est dans ce cadre que le groupe a développé des convertisseurs de longueur d’onde nommés convertisseurs Rambio (www.lcf.institutoptique.fr/rambio). Un convertisseur de longueur d’onde est un dispositif optique placé à la sortie d’un laser qui permet d’en modifier la longueur d’onde. Un utilisateur qui possède par exemple un laser fonctionnant dans le vert peut grâce à un tel convertisseur le faire émettre à une nouvelle longueur d’onde par exemple dans le jaune, orange, rouge ou infrarouge…

Le groupe a acquis la maîtrise de la physique de ces convertisseurs lors de ses travaux de recherche sur les effets optiques non linéaires dans les fibres à cristal photonique. Leur fonctionnement repose sur la diffusion Raman stimulée dans un liquide remplissant le cœur d’une fibre optique à cristal photonique. Un faisceau laser injecté à une extrémité de la fibre ressort à l’autre extrémité décalé en longueur d’onde. Un large choix de liquides permet d’atteindre toute une gamme de longueurs d’onde entre dans le visible et proche infra-rouge. La fibre optique est totalement scellée de sorte que les fibres « convertisseur de longueur d’onde » sont aisément manipulables : « une nouvelle fibre = une nouvelle longueur d’onde ». Ainsi, un laser existant peut émettre à volonté une ou plusieurs longueurs d’onde à un moindre coût : le choix de la fibre à connecter au laser lui confère une nouvelle couleur !

Ces convertisseurs possèdent des spécificités qui les rendent uniques.

• Un encombrement minimal. Typiquement un convertisseur de longueur d’onde « Rambio » est constitué d’une fibre optique gainée d’environ un mètre de longueur. Pour diminuer encore l’encombrement, cette fibre peut être enroulée sur elle même.
• Des efficacités de conversion très fortes pouvant dépasser 70%.
• Une grande facilité d’utilisation. La fibre est entièrement scellée et le liquide contenu à l’intérieur est « invisible » pour l’utilisateur.
• Une excellente qualité de faisceau. L’émission est monomode transverse avec un spectre inférieur à 0,5 nm de large.
• Un fonctionnement totalement passif. Contrairement à d’autres solutions de convertisseurs de longueur d’onde basées sur des cristaux paramétriques ce système n’a pas besoin de régulation en température. Il ne nécessite aucune alimentation électrique et sa simplicité le rend particulièrement robuste.
• Des impulsions de durée allant de 10 picosecondes à une dizaine de nanosecondes sans rebond suivant le laser dont la longueur d’onde est à convertir.
• Des énergies par impulsion pouvant dépasser le µJ, des puissances crêtes de plus du kW, et ceci à la cadence du laser initial.

Innovation apportée

La solution de conversion de longueur d’onde que nous proposons se distingue des solutions habituellement proposées par la simplicité et le coût. La haute brillance spectrale qu’elle permet d’atteindre la rend particulièrement intéressante dans toutes les applications nécessitant quelques longueurs d’onde « exotiques » en régime impulsionnel, entre 10 picosecondes et quelques nanosecondes. Les applications que nous visons : microlidars, détatouage, imagerie photoacoustique, spectrofluorométrie.

Nous avons déjà construit plusieurs fibres convertisseur de longueur d’onde. En partant d’un microlaser à 532 nm, nous avons par exemple obtenu au choix la conversion vers l’une des différentes longueurs d’onde suivantes : 556 nm ; 561 nm ; 582 nm ; 595 nm ; 612 nm ; 630 nm ; 667 nm ; 772 nm.

Au delà de ces démonstrations, nous pouvons réaliser des convertisseurs permettant d’atteindre la plupart des longueurs d’onde du spectre visible et proche infrarouge. Des convertisseurs délivrant plusieurs longueurs d’onde simultanément sont également réalisables.

http://www.lcf.institutoptique.fr

Le Laboratoire Charles Fabry, LCF, unité mixte de recherche du CNRS, de l'Institut d'Optique - Graduate School et de l'Université Paris-Sud, est la seule unité mixte couvrant les recherches de l'Institut d'Optique sur son site de Palaiseau/Orsay. De renommée internationale, ses travaux couvrent largement l'optique, notamment sous ses aspects expérimentaux et instrumentaux tout en y associant une part de théorie et de modélisation, depuis ses fondements jusqu'à la conception et la réalisation de systèmes optiques. Les résultats de ces travaux ont été à plusieurs reprises transférés vers l’industrie pour être commercialisés. Le laboratoire comporte huit groupes de recherche dont voici les intitulés et les principaux mots clés :

• Optique atomique (Responsables Christoph Westbrook et Laurent Sanchez Palancia) ; atomes froids, condensats de Bose Einstein.
• Optique quantique (Responsable Philippe Grangier) ; information quantique, cryptographie quantique. Nanophotonique et électromagnétisme (Responsables Henri Bénisty et Jean-Jacques Greffet) ; conception composants nanostructurés, modélisation de structures sub-longueur d'onde.
• Lasers (Responsable Patrick Georges) ; lasers solides.
• Matériaux non linéaires et applications (Responsable Gilles Pauliat) ; optique non linéaire, exaltation des non-linéarités par nanostructuration, élaboration de matériaux non linéaires en couches minces.
• Optique X-UV et Surfaces Optiques (Responsable Franck Delmotte) ; surfaces optiques, multicouches et interféromètrie XUV.
• Systèmes d’imagerie et Physique des Images (Responsable François Goudail) ; imagerie polarimétrique optique adaptative, co-conception de système d’imagerie.
• Biophotonique (Responsable Michaël Canva) ; biophotonique en molécule unique, plasmonique, systèmes d’imagerie.

De plus amples informations sont disponibles sur le site internet : www.lcf.institutoptique.fr

Symétrie - Hexapode NanoPos à résolution nanométrique

Description

L’hexapode NanoPos à résolution nanométrique est le système de positionnement à 6 degrés de liberté (Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz) le plus précis et le plus compact de SYMETRIE.

Cet hexapode innovant est capable de positionner une charge de 1 kg avec une résolution de 10 nm.

Contrairement à un hexapode classique de type plateforme de Stewart, NanoPos n’est pas constitué de vérins ou actionneurs mais de six tiges de longueur fixe.

Les translations combinées des six tables piézoélectriques extrêmement compactes interfacées sous les tiges via des articulations de haute qualité et des pièces mécaniques légères et sans frottements permettent de générer un mouvement précis et stable à 6 degrés de liberté.

Le pilotage de cet hexapode est facilité par un contrôleur et un logiciel développés par SYMETRIE.

Le logiciel ergonomique permet à l’utilisateur d’apprendre intuitivement à se servir de l’hexapode, tout en disposant de fonctionnalités avancées, comme la configuration du centre de rotation ou le changement de repères, atouts précieux dans de nombreuses applications.

Il est aussi possible d’intégrer le contrôle de l’hexapode via une interface de programmation (API) permettant à l’utilisateur d’intégrer le contrôle de l’hexapode dans son propre logiciel de supervision, comme EPICS ou TANGO par exemple.

Performances

L’hexapode NanoPos positionne une charge allant jusqu’à 1 kg avec une résolution de 10 nm ou 1 µrad sur une course linéaire de 10 mm et une course angulaire de 20° suivant les 6 degrés de liberté (Tx, Ty, Tz, Rx, Ry, Rz). Sa répétabilité est de ± 25 nm ou ± 2,5 µrad.

Son trou central d’un diamètre de 31 mm permet de faire passer un faisceau ou axe optique.

Poids

L’hexapode NanoPos pèse 400 grammes.

Encombrement

L’hexapode NanoPos mesure 65 mm de hauteur en position centrée et s’inscrit dans un cercle de diamètre de 120 mm. Son encombrement est donc très réduit.

Innovation apportée

L’hexapode NanoPos est idéal pour les applications les plus exigeantes en termes de résolution, tout en ayant une capacité de charge relativement élevée par rapport à sa taille.

Une dizaine d’années auparavant, les laboratoires de recherche spécifiaient des résolutions de l’ordre de 100 µm. Aujourd’hui, pour accompagner des exigences grandissantes permettant des expériences de plus en plus poussées, une demande de résolution de 20 nm est devenue courante.

Il permet ainsi de positionner très précisément des échantillons ou encore des composants optiques, pour réaliser des expériences en optique, nanotechnologies ou structure des matériaux dans des laboratoires de recherche et au sein d’accélérateurs de particules.

NanoPos permet de gagner un temps considérable dans les manipulations demandant de la précision et de la stabilité selon plusieurs degrés de liberté.

L’innovation se situe dans le choix des composants des articulations de grande précision et des parties mécaniques usinées, qui ont été validés après plusieurs tests comparatifs.

Grâce à sa structure mécanique purement parallèle et à son contrôle sophistiqué, NanoPos apporte à la fois un mouvement très précis ainsi qu’une flexibilité d’utilisation.

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Créée en 2001 à Nîmes, SYMETRIE est une société innovante qui conçoit et réalise des systèmes de positionnement de précision répondant aux besoins les plus spécifiques des industriels et des laboratoires de recherche depuis plus de 10 ans. SYMETRIE est spécialiste de l'hexapode, machine à structure parallèle qui permet de positionner un objet dans l’espace suivant les six degrés de libertés, dans des domaines comme l'optique, la défense, le spatial, le naval ou la recherche. SYMETRIE a une expérience significative dans de grands projets technologiques : Laser MégaJoule, télescope JWST, satellite Gaia…