OPTRONIQUE & infrarouge DOSSIER
LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE EN PHOTONIQUE INTÉGRÉE COMME MESURE DE DÉTECTION DE MOLÉCULES À L ' ÉTAT DE TRACE
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Sofiane MEZIANI, Nathalie LORRAIN, Loïc BODIOU et Joël CHARRIER *
Université de Rennes, CNRS, Institut Foton-UMR 6082, 22305 Lannion, France * joel. charrier @ univ-rennes. fr
Cet article présente les principes de détection utilisant la spectroscopie infrarouge en photonique intégrée, en mettant en évidence les paramètres clés ainsi que leur ingénierie. Il décrit également les principales architectures de guides d’ onde intégrés utilisées, et propose un état de l’ art non exhaustif des molécules ayant été détectées démontrant la versatilité de cette technique. https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202613829
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Le domaine du moyen infrarouge, généralement défini dans la plage spectrale s’ étendant de 2 à 20 µ m, suscite un intérêt croissant en raison de sa richesse informationnelle unique. Dans cette région du spectre électromagnétique, de nombreuses molécules présentent des bandes d’ absorption caractéristiques correspondant à leurs modes ro-vibrationnels fondamentaux. Cette propriété confère au MIR un rôle central pour l’ analyse chimique et biologique, permettant une détection sélective et sensible sans marquage. Ainsi, les technologies exploitant le moyen infrarouge trouvent des applications variées, allant de la surveillance environnementale au diagnostic biomédical, en passant par le contrôle des procédés industriels et la défense.
Parallèlement, les avancées en photonique intégrée ont ouvert la voie à la miniaturisation et à l’ intégration de fonctions optiques complexes sous forme de dispositifs compacts. Ces systèmes reposent sur la propagation guidée de la lumière au sein de structures de dimensions micro- ou nanométriques, telles que des guides d’ onde, des résonateurs ou des interféromètres, fabriqués à partir de matériaux dont les propriétés optiques sont transparentes avec le domaine infrarouge( par exemple, le silicium, le germanium ou les verres de chalcogénures). La photonique intégrée permet ainsi de concevoir des dispositifs
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