Un nouveau procédé de fabrication de composants optiques miniatures

L'objectif des chercheurs du département d'optique de l'institut FEMTO-ST était de réaliser des composants électro-optiques beaucoup plus petits que des composants standard, mais tout aussi sensibles, en utilisant un matériau non métallique¹. Le principe de fonctionnement de ces nouveaux composants est de confiner la lumière dans des canaux inscrits dans une membrane en niobate de lithium. Grâce à ce matériau qui réagit aux variations du champ électrique, la lumière prisonnière dans ces guides photoniques peut être contrôlée par des signaux électriques de très faible intensité.

Le principe de cette nouvelle génération de composants électro-optiques miniatures a été validé par plusieurs équipes de recherche dont celle de Besançon. Des verrous technologiques s'opposent cependant à leur industrialisation et à leur commercialisation. En effet, le niobate de lithium est très difficile à usiner et les technologies actuelles pour en faire des membranes sont très lourdes et coûteuses à mettre en œuvre.

Nadège Courjal et ses collègues² ont eu l'idée d'utiliser une scie circulaire de précision pour travailler ce matériau et y inscrire de petits guides de lumière. En comparaison des objets à fabriquer, la scie circulaire de précision est un outil de grande taille, mais l'équipe a réussi à la paramétrer de façon à obtenir des structures très fines et à amincir mille fois l'objet de départ. En optimisant la méthode de découpe, les chercheurs sont parvenus à fabriquer de fines membranes électro-optique en dix minutes par deux traits de scie, alors qu’il faudrait plusieurs jours pour parvenir au même résultat par gravure physique ou chimique. Cette méthode donne un résultat dix fois moins rugueux que les autres procédés et présente l’avantage de découper et de polir en même temps. 

Cette technologie relativement simple à mettre en œuvre a été présentée au salon Micronora des microtechniques qui se tenait du 27 au 30 septembre à Besançon. Elle y a reçu une mention spéciale du jury. Les composants électro-optiques miniatures ainsi fabriqués pourront être utilisés dans des lasers, des capteurs, des drones… On peut même imaginer parvenir grâce à eux à fabriquer des dispositifs endoscopiques d'IRM³.

1. Ce projet a été financé par le fonds régional à l’innovation et le Labex Action.
2. M.-P. Bernal, G. Ulliac, A. Caspar, M. Suarez, F. Behague, C. Guyot, B. Guichardaz, L. Gauthier-Manuel, F. Henriot, J.-Y. Rauch.
3. Imagerie par résonnance magnétique nucléaire. Il s'agit d'une technique d'imagerie médicale externe mais que l'on pourrait placer au bout d'une fibre optique pour explorer l'intérieur du patient.