Caroline Vigreux

Etude des verres chalcogénures sous forme de couches minces en vue d’applications en optique intégrée infrarouge.

De par leurs propriétés de transparence dans l’infrarouge, leurs pertes intrinsèques faibles et leur facilité de mise en forme, les verres chalcogénures sont de bons candidats dans la conception de micro-composants fonctionnant dans l’infrarouge. Les applications visées sont le domaine des sciences de l’univers, le domaine des télécommunications, la métrologie de l’environnement, la biologie, ou plus récemment l’agriculture, avec par exemple la réalisation de micro-capteurs optiques pour la caractérisation des dépôts de pulvérisation de produits phytosanitaires sur les organes des plantes, mais aussi pour la détection précoce des maladies des plantes.

Dans le cadre d’un contrat avec l’Agence Spatiale Européenne (ESA), et en collaboration avec Thalès Alenia Space, nous avons par exemple travaillé sur la réalisation de micro-composants pour l’interférométrie spatiale.

Nous avons fabriqué des guides monomodes pouvant fonctionner de 6 à 20 µm. Cette réussite a été possible grâce à la présence d’un ingénieur dans l’équipe, responsable des bâtis de dépôt des couches, à l’achat d’un bâti de co-évaporation thermique équipé de trois sources et d’un bâti d’usinage ionique, et à l’existence d’un consortium comprenant à la fois des chimistes de l’Université de Rennes 1, des spécialistes dans le design des micro-composants de l’IMEP à Grenoble et d’un groupe d’opticiens de Nancy.

Forts de notre expérience dans la réalisation de guides d’onde infrarouges, nous nous sommes ensuite orientés vers la réalisation de micro-capteurs pour le contrôle de l’environnement ou pour la biologie. Grâce à une étude complète du système ternaire Ge-Se-Te, nous avons isolé une gamme de compositions particulièrement attractive en termes de stabilité thermique, indice de réfraction et domaine de transmission.

Nous avons alors entamé la fabrication de diverses structures guidantes à partir de ces compositions : guides droits, guides courbes, jonctions Y et interféromètres de Mach-Zehnder. Toutes ces structures ont tout d’abord été optimisées pour un fonctionnement à la longueur d’onde des télécommunications (1,55 µm) puis ont été testées à 4,26 µm, longueur d’onde d’absorption du dioxyde de carbone. Nous nous sommes en effet équipés d’un banc de caractérisation optique opérant à cette longueur d’onde spécifique de 4,26 µm. Le banc est  hébergé à l’IES, et les caractérisations optiques ont été réalisées avec l’aide de M. Raphaël KRIBICH, maître de conférences dans l’équipe PhoTéra.

Enfin, nous avons entamé il y a quelques années une nouvelle collaboration avec l’ITAP, une unité de l’INRAE dont les activités visent à développer des technologies et des méthodes pour l’agriculture de demain. Notre objectif commun est d’essayer de développer des capteurs optiques pour la caractérisation des dépôts de pulvérisation de produits phytosanitaires sur les organes des plantes, mais aussi pour la détection précoce des maladies des plantes. Pour cette dernière application, nous travaillons avec une société montpelliéraine, Mycea, qui cherche des solutions naturelles pour la santé des plantes, et qui a la capacité de nous fournir des spores de différents champignons phytopathogènes. Nous essayons de développer des micro-capteurs sélectifs en intégrant une étape de fonctionnalisation spécifique des guides d’onde, en collaboration avec le département D3 de l’ICGM.

Collaborations actuelles avec :

• l’équipe Capteurs Optiques pour les Milieux Complexes (COMiC) de l’ITAP (technologiques et méthodes pour les agricultures de demain), unité mixte de recherche INRAE/Montpellier Sup-Agro

• les équipes Photéra et Nanomir de l’IES (Institut d’Electronique et des Systèmes)

• le département Matériaux Hybrides et Poreux (D3) de l’ICGM
• la société Mycea, spécialisée dans la recherche de solutions naturelles issues du règne fongique pour remplacer les pesticides et engrais chimiques en agriculture

Contrats :

• Responsable scientifique ICGM du projet ANR Microcap, PRCE avec l’INRAE  (porteur de l’ANR : Ryad Bendoula), avec l’IES (responsable scientifique : Raphaël Kribich) et la société Mycea. Démarrage : 1er octobre 2022.
• Porteur du projet Muse Optivit (2018-2021) => financement d’une thèse (Bruno Robert, soutenue le 22 novembre 2021) 
• Participation au projet Integrated Optics (2007-2014), sous contrat Thales Alenia Space n°1520002341 / contrat CNRS n° 026834 ; en réponse à l’appel d’offre de l’Agence Spatiale Européenne ASP-06-DA-379. En collaboration avec d’autres laboratoires universitaires : l’IMEP et le LAOG à Grenoble, le SCR à Rennes et le LEMTA à Nancy. 
• Participation à un projet de recherche avec Thales Alenia Space (2004-2006), sous contrat AAS-F n°B02166.