Capteurs optomécaniques
Exploiter la lumière et la mécanique pour des capteurs ultra-sensibles, rapides et intégrables
Les capteurs optomécaniques du CEA-Leti représentent une révolution technologique par rapport aux capteurs traditionnels. En combinant photonique sur silicium et MEMS haute performance, le CEA-Leti propose des capteurs optomécaniques nouvelle génération. Concrètement, une cavité optique est associée à un capteur électromécanique : au lieu de générer un signal électrique comme un MEMS classique, une masse mobile produit un signal optique d’intensité variable, permettant ainsi une mesure précise.
Ce principe ouvre la voie à une variété d’applications, telles que la détection d’objets même très petits, la mesure de masses, la captation d’images à haute fréquence pour l’observation microscopique en temps réel, ou encore les horloges de référence en silicium.
Applications
- Biocapteurs portables associant détection rapide de biomarqueurs et observation de bactérie unique pour le diagnostic ;
-
Spectromètres de masse portables ultra-sensibles, permettant l’observation de virus et de protéines (diagnostic in vitro) ou de particules (environnement) ;
-
Microscopes à force atomique (AFM) en temps réel proches de l’imagerie vidéo pour l’observation de processus biologiques rapides ;
-
Horloges de référence en silicium d’une précision extrême, permettant des fréquences natives de l’ordre du GHz pour un timing de précision sans multiplication électronique.
Cette technologie, envisagée pour la transmission de données quantiques et la micro-rhéologie, offre également aux centrales inertielles une précision et une compacité inédites.
|
|
Avantages
Concept novateur, la détection optomécanique (par la lumière) est mise en oeuvre via des dispositifs en silicium, synonymes d’un saut technologique considérable : -
Sensibilité extrême, avec des capacités de détection atteignant le femtomètre (1/100 000e d’atome) ;
- Réponse ultrarapide, dans la bande térahertz ;
- Excellente intégrabilité, grâce à des technologies éprouvées de circuits intégrés photoniques et VLSI 200 nm. Les techniques de multiplexage utilisées dans les télécommunications optiques pourraient conduire à des systèmes optomécaniques multiplexés capables d’effectuer des mesures multiples sur une seule puce.
|
Travailler avec le CEA-Leti
Après le développement de la puce, le CEA-Leti vise un système compact (SiP) intégrant optique et électronique de lecture. Sa technologie optomécanique intéresse les secteurs des horloges haute précision, de la chimie, des matériaux et de la biologie, notamment pour la détection cellulaire et l'imagerie haute résolution.
Les entreprises souhaitant développer des capteurs innovants peuvent s'appuyer sur l'expertise du CEA-Leti en partenariats R&D et propriété industrielle pour passer de l'idée à la commercialisation.
Publications scientifiques
- Sansa, M., et al. (2020). Optomechanical mass spectrometry. Nature Communications 11.
- Marković, A., et al., (2024). Suspended tip overhanging from chip edge for atomic force microscopy with an optomechanical resonator. JOM, vol. 4, no. 3, p. 033501, Sep. 2024, doi: 10.1117/1.JOM.4.3.033501
|