OPTRONIQUE & infrarouge DOSSIER augmenter la fraction de champ évanescent ou en fabriquant des structures guidantes suspendues [ 1 ].
Transduction par détection de volume L’ interaction de volume est un autre schéma d’ interaction entre le mode optique et l’ analyte. Contrairement à l’ interaction avec le champ évanescent qui intervient uniquement au niveau de la surface, l’ interaction de volume est beaucoup plus importante car la fraction du mode optique localisée dans les couches guidante et de confinement interagit également avec les molécules à détecter. Ce schéma d’ interaction peut prendre différentes formes soit en utilisant des guides présentant une structuration sub-longueur d’ onde suspendus ou non [ 1, 3 ] ou en utilisant des guides d’ onde slot permettant une interaction onde matière plus importante.
Une autre architecture de guide d’ onde pour optimiser la sensibilité de la détection consiste à fabriquer des structures guidantes à partir de matériaux poreux [ 1, 3 ] comme en silicium poreux. L’ analyte pénètre alors via les pores sur une partie du volume des guides d’ onde qui dépend de la porosité du matériau comme représenté sur la figure 3. L’ interaction lumière-analyte engendrée est ainsi fortement augmentée.
Principaux résultats de limite de détection dans le moyen infrarouge en optique intégrée La performance d’ un capteur optique est généralement évaluée à partir de sa limite de détection( LoD), définie comme la plus faible concentration d’ analyte détectable. Celle-ci correspond à un signal dont l’ amplitude est au moins 3,3 fois supérieure à l’ écarttype du bruit mesuré en l’ absence d’ analyte [ 1 ]:
LoD = 3,3 σ – S
où σ représente l’ écart-type du bruit du système de mesure et S la sensibilité, définie comme la variation de la puissance optique transmise en fonction de la variation de la concentration de l’ analyte, comme indiqué précédemment.
La Figure 4 présente une synthèse non exhaustive des principaux résultats concernant la détection moyen infrarouge de molécules, tant en phase gazeuse que liquide, réalisées à l’ aide de plateformes intégrées réalisées / fabriquées avec des matériaux transparents dans cette gamme de longueur d’ onde.
Dans la majorité des démonstrations, les dimensions géométriques des structures permettent une propagation monomode et sont optimisées afin de maximiser le facteur de confinement externe. Ces capteurs exploitent la détection par onde évanescente avec des guides d’ onde tels que des guides rubans ou par détection de volume en utilisant des guides d ' onde tels que les slots. La majorité des plateformes sont utilisées pour des transductions à des longueurs d ' onde inférieures à 7 µ m. Seules quelques plateformes, notamment celles à base de Ge, de SiGe et de verres de Chalcogénures ont pu être utilisées au-delà de cette longueur d’ onde grâce à leur large gamme de transparence. Les preuves de concept incluent la détection de gaz tels que CO₂, CH₄ ou SF₆, ainsi que de liquides comme l’ acétonitrile ou l’ isopropanol, y compris dans des mélanges complexes, ou encore de polluants émergents de type BTEX( benzène, toluène, xylène).
Certaines études démontrent la capacité des transducteurs à détecter des concentrations à l ' état de traces. Ces limites de détection dépendent également de la stabilité des sources laser, des détecteurs utilisés et des différentes techniques de mesures
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