EP2715296A1 - Spectroscopic detector and corresponding method - Google Patents

Spectroscopic detector and corresponding method

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EP2715296A1
EP2715296A1 EP12731168.6A EP12731168A EP2715296A1 EP 2715296 A1 EP2715296 A1 EP 2715296A1 EP 12731168 A EP12731168 A EP 12731168A EP 2715296 A1 EP2715296 A1 EP 2715296A1
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EP
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waveguide
detector
substrate
mirror
detectors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12731168.6A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Serge Gidon
Sergio Nicoletti
Jean-Louis Ouvrier-Buffet
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Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49016Antenna or wave energy "plumbing" making

Definitions

  • the invention relates to the field of electronic detectors for providing spectral information of an electromagnetic field.
  • Document FR-2 879 287 describes an operational spectroscopic detector for a spectral width of the order of the bandwidth of a waveguide.
  • This detector comprises a waveguide having an input face and a mirror on the opposite side, in which a standing wave is created.
  • This detector also comprises photosensitive local detectors adjacent to the waveguide and regularly distributed between the input face and the waveguide mirror.
  • This spectroscopic detector has the advantage of being miniaturized at the micron scale.
  • the gas detection devices are most often designed in macroscopic optics, which leads to bulky systems.
  • microbolometers by superconducting wires.
  • these microbolometers need to be cooled to the operating temperature of the superconductor, which is between 1 and 100 K.
  • the detector must therefore be placed in a cryogenic chamber which is complex to achieve.
  • the optical properties of the materials are not known.
  • document FR-2,879,287 does not describe any practical embodiment of a spectroscopic detector including microbolometers of this type.
  • detectors also operating in the infrared range, whose wavelength is between about 1 and 1000 pm.
  • the thermal detectors are made in the form of discrete components.
  • the realization of the device integrating thermally detectors is necessarily complicated.
  • bolometers made on a CMOS circuit are known. However, they are assembled, as discrete elements, with other constituent elements. However, the assembly techniques of discrete elements are complex and pose problems of alignment and accuracy.
  • the invention also aims to simplify the realization of the spectroscopic detector.
  • the invention relates to a spectroscopic detector comprising at least one waveguide disposed on a substrate and having an input face intended to be connected to an electromagnetic source including infrared, and a mirror on the opposite side, to create a stationary wave within the waveguide, and electromagnetic radiation detection means delivering an electrical signal depending on the local intensity of the electromagnetic wave, characterized in that said detection means are suspended diaphragm bolometers, distributed between the entrance face and the mirror, each membrane of said detectors being spaced from said at least one waveguide by anchoring points on said substrate and in that means for taking a part of the electromagnetic wave are provided between the entrance face of the guide and the mirror.
  • the detector comprises a single substrate carrying both said at least one waveguide and the thermal detectors.
  • the sampling means are made on the surface of the waveguide.
  • They may in particular be constituted by pads arranged on the surface of the waveguide and made of a material of index different from that of the surrounding medium or the waveguide.
  • sampling means may also be breaks of continuity made on the surface of the waveguide.
  • the detector may include a hood to allow the bolometers to be evacuated.
  • This hood can be common to all bolometers.
  • It may also consist of a plurality of individual covers each intended for a bolometer.
  • each individual hood supports a reflector for the bolometer covered by said hood.
  • detectors according to the invention are used while being arranged to form a matrix.
  • the invention also relates to a gas detector comprising a spectroscopic detector according to the invention.
  • the invention relates to a method of manufacturing a spectroscopic detector comprising the following steps in which:
  • a waveguide is produced on a substrate, the waveguide having an input face intended to be connected to an electromagnetic source, especially an infrared source, and a mirror on the opposite face, to create a standing wave within the waveguide;
  • a plurality of suspended membrane bolometers delivering an electrical signal which is a function of the local intensity of the electromagnetic wave are produced simultaneously on said substrate, each membrane being spaced from the waveguide by anchor points on the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a detector example according to the invention, used as a gas detector,
  • FIG. 2 is a plan view of a matrix of spectroscopic detectors according to the invention, using bolometers,
  • FIG. 3 is a perspective view of an exemplary bolometer, as used in FIG.
  • FIG. 4 is a side view of an exemplary spectroscopic device according to the invention.
  • FIGS. 5a to 5h represent various device manufacturing steps illustrated in FIG.
  • FIG. 6 represents an alternative embodiment of FIG. 2.
  • Figure 1 shows an example of detector according to the invention.
  • This detector 1 comprises a waveguide 10 whose input face 100 is connected to an electromagnetic source 2.
  • an infrared source which can be a thermal source, an LED source (Light Emitting Diode in the English terminology or OLED (Infrared English LED) or a laser source that can be tunable in wavelength, performed using quantum cascade laser technology (or in the English terminology, QCL, Quantum Cascade Laser ) adapted to wavelengths in the infrared.
  • a mirror 11 is provided on the face 101 of the waveguide, opposite to the input face 100.
  • a standing wave is created within the waveguide by Lippmann effect.
  • the guide 10 comprises a thinned area 12 which is connected to the remainder of the waveguide by a filter 13.
  • the detector 1 also comprises six thermal detectors 14, arranged under the waveguide, being spaced therefrom.
  • the distance between the waveguide and the thermal detectors is of the order of the wavelength ⁇ of the standing wave or greater than ⁇ . It is typically between about 2 and 20 pm.
  • these six detectors are substantially parallel to each other and perpendicular to the direction in which the waveguide extends.
  • sampling means are arranged to be substantially opposite a detector 14.
  • They may consist of breaks in continuity (holes or excrescences) made on the surface of the waveguide or else in diffusing studs made of a material of index different from the medium surrounding the detector, that is to say the empty, for example, or index lower than the guide or the heart of the guide if it has a coating.
  • the spectroscopic detector 1 illustrated in FIG. 1 is intended to be used for gas detection.
  • the thinned zone 12 of the waveguide will be an interaction zone between the electromagnetic wave coming from the source, typically an infrared flux, with the gas. Thanks to this thinned part, the electromagnetic field of the wave is not only guided in the guide but propagates partly outside of it. The field then interacts with the neighbor gas. This modifies the spectrum of the electromagnetic wave, the latter being then analyzed by means of the detectors 14.
  • the detectors 14 are sensitive to the evanescent waves from the guide 10 and can thus sample the intensity of the evanescent waves. From the signals provided by the detectors 14, the spectrum of the electromagnetic wave flowing in the waveguide can be established.
  • the gas can then be detected by comparing the spectrum established by means of the detector 1 according to the invention and that of the electromagnetic wave coming from the source 2.
  • the invention is however not limited to this embodiment.
  • the presence of the thinned zone in the guide is only one example of possible mode of interaction, when the detector according to the invention is used for gas detection.
  • the filter 13 makes it possible to select, in the whole spectrum emitted by the source 2, a spectral band of interest. It is not essential for the operation of the device 1.
  • the pitch between the detectors as well as the length of the spectroscope, and therefore the number of detectors are related to the characteristics of the spectrum that it is desired to reconstitute.
  • the smaller the pitch of the detectors the larger the field of spectrum analysis without folding.
  • the larger the length of the spectroscope the higher the resolution.
  • the operation of an interference spectroscope requires that the pitch between the detectors is at most equal to half the wavelength in the guide.
  • the pitch between detectors will be about 0.5 pm, while the length of the set of detectors will be about 150 pm to a few millimeters. This corresponds to a set of about three hundred detectors with a few thousand detectors.
  • the guide 10 may be made of a silicon-germanium alloy, comprising the same percentage of silicon and germanium, whose index is approximately 3.84 and comprising an Si coating, of which index is 3.42.
  • the dimensions of the guide will depend on the wavelength of the electromagnetic wave delivered by the source 2, as well as the gas to be detected.
  • the thickness of the guide will be about 0.6 ⁇ m, while its width will be about 1.5 ⁇ m.
  • the width of the waveguide will typically be between 0.5 and 5 pm and its thickness between 0.1 and 3 pm.
  • the mirror 11 may be made by a metal deposit, or by structuring the end of the waveguide, obtained by etching grooves thereon, to obtain a Bragg grating.
  • the filter 13 can be obtained by bleeding etching, so as to obtain a Bragg type network structure.
  • the diffusing studs made on the guide may have the same width as the guide. Their length can be of a few microns and their thickness of a fraction of a micron. They can be made using the same material as the guide or the heart of the guide, when the latter comprises a coating, or silica, silicon nitride, or silicon or SiGe, depending on the range of length of the guide. wave used by the detector.
  • FIG. 2 shows, according to a plan view and by way of example, four spectroscopic detectors according to the invention 1 a to 1 b.
  • the thermal detectors 14a, 14b, 4c and 14d form a matrix which is preferably arranged inside a casing 3 placed under vacuum.
  • the detector 1a is connected to a source 2a and, it comprises a waveguide with, in this example, a thinned portion 12a, a filter 13a and a mirror 11a located on the opposite side to its input face 100a, connected to the source 2a.
  • the spectroscopic detector 1 has four thermal detectors 14a arranged at a distance from the waveguide 10a.
  • the detectors 14a are uncooled thermal infrared detectors and, more precisely, bolometric diaphragm detectors.
  • these detectors comprise an element made of a sensitive material that can be heated by infrared radiation, characteristic of the temperature and the emissivity of the observed body.
  • the increase in temperature of the element causes a variation of an electrical property of the sensitive material: capacity variation by changing the dielectric constant or variation in the resistance of a semiconductor or metal material.
  • the sensitive material may have a PN diode structure, or even be a thermocouple.
  • the thermal detector can be encapsulated under vacuum or under a low heat-conducting gas to improve performance.
  • the performance of the thermal detector is increased if three conditions are met in the sensitive material: a low heat mass, a good insulation of the active layer vis-à-vis its support and a high sensitivity of the effect of heating conversion into electrical signal. These first two conditions imply that the sensitive material is in the form of a thin layer.
  • bolometers are said to have a suspended membrane insofar as the sensitive material is disposed on a membrane spaced from the support substrate by anchor points.
  • the membrane heats up under the effect of incident radiation, which modifies the properties of the sensitive material.
  • the spacing between the membrane and the anchor points provides thermal insulation between the membrane and the substrate.
  • the detectors illustrated in FIG. 2 are bolometric detectors of the resistive type. In these detectors, the incident radiation absorbed by the detector causes an increase in the temperature which induces a variation of the electrical resistance of a resistive material. These resistance variations generate voltage or current variations across the detector, these variations constituting the signal delivered by the detector.
  • a bolometric detector of the resistive type is illustrated, in perspective and in a simplified manner, in FIG. 3. Reference is also made to document FR-2,885,690 which describes such a detector.
  • a layer 43 is deposited on the membrane 40 and acts as a thermometer. In operation, under the effect of infrared radiation, the membrane heats up and transmits its temperature to the layer 43.
  • the thin layer 43 may be a thermistor.
  • the membrane 40 and the layer 43 generally rest on an insulating support which provides the mechanical rigidity of the bolometric structure. It can also be encapsulated with one of these insulating materials, typically SiO 2 , SiO or SiN.
  • the sensitivity of the detector 4 is improved by providing isolation arms 44 between the support substrate 41 and the membrane 40. These isolation arms 44 make it possible to limit the thermal losses of the membrane and, consequently, to preserve his warm up.
  • the support substrate 41 may consist of an integrated electronic circuit on a silicon wafer comprising stimuli and reading devices of the thermometer.
  • thermometer 43 The electrical interconnection between the thermometer 43 and the reading devices provided on the substrate is provided by a layer, generally metallic, disposed on the isolation arms 44.
  • the membrane 43 may be polycrystalline or amorphous silicon, of p or n type, weakly or strongly resistive. It is also possible to envisage a vanadium oxide (V 2 O 5, VO 2 ) produced in a semiconducting phase.
  • the support substrate may be made of SiO 2 , SiO, SiN, ZnS, by way of example.
  • the device illustrated in FIG. 2 can be designed so that the electronic circuits of all the detectors are made on the same silicon wafer. On the latter, the electronic multiplexing components can also be made.
  • This device makes it possible to carry out four gas analyzes in parallel and thus to simultaneously detect several types of gas, at different wavelengths, thanks to the filters 13a to 13d.
  • each of the sources 2a to 2d associated with each of the detectors 1a to 1d may each have a particular spectral range. This allows the detector to highlight the presence of a particular spectral line.
  • the detectors 1 'to 1' are manufactured in such a way that they are offset in position relative to the mirrors 11a to 11d.
  • the distance between the mirror 1 1 'b and the input face 100'b is greater than the distance between the mirror 1 1' a and the input face 100'a and less than the distance between the mirror 1 1 'c and the input face 100'c. Finally, the latter is less than the distance between the mirror 1 1 'd and the face 100'd input. This spatial shift is illustrated by the two dashed lines of Figure 6.
  • the spatial offset may for example be about 5 ⁇ m from one detector to another.
  • FIG. 4 illustrates a spectroscopic detector according to the invention, made from a single substrate.
  • a waveguide 70 and thermal detectors, and their read circuit On a substrate 7, will thus be formed a waveguide 70 and thermal detectors, and their read circuit.
  • the substrate 7 is made of silicon and on it, a layer of silica and / or silicon nitride 71 and a layer of silicon from which the guide 70 will be obtained by conventional techniques have been deposited.
  • the index n1 of the layer 71 is smaller than the index n2 of the constituent material of the waveguide.
  • Figure 4 does not illustrate a layer forming the coating of the waveguide.
  • the layer 71 can be completely removed in certain areas, by a photolithography and etching step. Due to the existence of these areas around and under the guide, it is partially released, which allows to reduce losses.
  • the guide 70 is intended to be connected, by its input face 700, to an electromagnetic source, symbolized by an arrow in FIG. 4.
  • the waveguide has, on its face opposite the face 700, a mirror 701.
  • diffusing studs 702 to 705 are formed on the waveguide, on its face extending along its length and opposite to the layer 71.
  • thermal detectors are made, here bolometers, which are four in number. These bolometers 72 to 75 are here all identical.
  • the bolometer 72 comprises a membrane 720 which is fixed to the substrate 7 via anchor points 721.
  • This membrane 720 supports a thin layer, acting as a thermometer, on its face opposite the waveguide 70.
  • Each bolometer is elaborated on an organic layer which is removed after the formation of the anchor points and the membrane, by means of a plasma etching process.
  • each membrane 720 to 750 of a detector is located opposite a diffractive pad 702 to 705.
  • the electromagnetic wave coming from the waveguide arrives on the membranes of each detector, on the opposite side to the thin layer supported by this membrane.
  • the substrate 7 could be made several waveguides and several series of thermal detectors.
  • the reference 8 designates a cover that can be assembled on the substrate 7.
  • connection between the substrate and the cover can be achieved by means of various appropriate techniques so as firstly to ensure sealing and secondly, to determine the spacing between the substrate and the cover.
  • these techniques are subject to several constraints. It should first of all that the seal is provided for a long enough, for example 15 years. In addition, these techniques must not lead to altering the initial characteristics of the bolometers provided on the substrate 7.
  • Anodic sealing may be mentioned, which uses borosilicate glass, strongly doped with sodium or potassium. Under the combined effect of a high electric field and a temperature between 300 and 500 ° C, the ions migrate to the anode and the cathode where they are trapped. The ions thus accumulated create an important internal electric field which ensures the adhesion of the materials in the presence.
  • Another fusion sealing technique can also be implemented with low melting glasses.
  • These glasses may be previously deposited in thin layer by sputtering.
  • lead borates, and especially eutectics consisting of a high concentration of lead oxide and additions of B 2 0 2 , ZnO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3, may be mentioned. All of these glasses have a melting temperature greater than 415 ° C but allow sealing at temperatures lower than that required to ensure the melting of a borosilicate glass, which is about 800 ° C.
  • the assembly can also be achieved by means of organic adhesives in the form of polymers or epoxides.
  • Sealing is carried out at low temperature, typically below 200 ° C, which is well suited to detectors according to the invention because of the presence of bolometers.
  • the assembly can be obtained by a eutectic sealing technique.
  • solder can be achieved by the provision of a metal alloy whose melting temperature is compatible with the device.
  • This alloy can be for example AuSn, InPb, SnPb.
  • This assembly will ensure the vacuum of the cavity defined by the substrate 7 and the cover 8.
  • the vacuum is obtained at the time of assembly, using a vacuum sealing equipment.
  • the vacuum must also be maintained to ensure the proper functioning of the thermal detectors.
  • This vacuum can for example be obtained through the introduction of material films absorbing gases (getter in English terminology).
  • materials of the NEG (Non Evaporable Getter) type can be used. It has the advantage of having a relatively low activation temperature (300-500 ° C).
  • FIGS. 5a to 5h represent a few steps.
  • Figures 5a to 5g are views in a plane perpendicular to the direction in which the guide 70 extends.
  • This detector is of the type shown in FIG. 4, the cover 8 being replaced by a plurality of individual covers, each intended for a given detector.
  • Figure 5a shows a first step of the process.
  • the substrate 7 is silicon
  • the layer 71 may be silica, SiO or SiN and the guides 70 and 76 can be obtained from a SiGe layer.
  • the waveguides 70 and 76 are obtained by conventional lithographic techniques.
  • FIG. 5a shows that, in this example, the layer 71 has been removed in the zone 710, thanks to a step of photolithography and etching.
  • a means 702 for taking the electromagnetic wave is produced on the guide 70, by a conventional method of microtechnology, such as chemical etching or plasma, or a so-called “lift-off” method, according to English terminology. By cons, no similar means is achieved on the guide 76 which remains optically inactive.
  • the step illustrated in FIG. 5b consists in depositing a sacrificial layer 77 on the waveguides 70 and 76.
  • This sacrificial layer may in particular be made of polyimide. Its thickness can be between 1 and 10 ⁇ .
  • Figure 5c illustrates another step of making the anchor points of future bolometers.
  • the sacrificial layer 77 is etched, for example by implementing a plasma etching process.
  • the anchoring points 78 are then made by electrolysis, by sputtering or by thermal decomposition (low pressure chemical vapor deposition or LPCVD in the English terminology) or plasma (plasma-enhanced vapor deposition or PECVD in the English terminology).
  • These anchoring points may be aluminum, copper or tungsten, for example.
  • FIG. 5d illustrates a process step in which the membranes of each detector and the thin film which they support are produced, on their face opposite the substrate 7.
  • the membranes of each detector and the thin film which they support are produced, on their face opposite the substrate 7.
  • the sacrificial layer 77 are deposited successively the various layers constituting the bolometric structure.
  • a layer of insulating material such as Si 2 O, SiN or ZnS.
  • This film is typically made of metal and has a thickness of between 5 and 10 nm.
  • thermometric material such as an amorphous or polycrystalline chemical or semiconductor material. It is typically Si, Ge, SiC, ⁇ -Si: H, ⁇ -SiC: H or ⁇ -SiGe: H.
  • the thickness of the thermometric material layer is typically between 50 and 500 nm.
  • the layers of absorbent material and thermometric material are obtained using low temperature deposition techniques, usually used for these materials.
  • low temperature deposition techniques usually used for these materials.
  • sputtering techniques thermal decomposition (LPCVD, in English terminology) or plasma (PECVD, in English terminology).
  • PECVD plasma
  • the possible doping of these layers is achieved by introducing a doping gas, such as BF3 or PH3 into the reactor or by ion implantation.
  • a doping gas such as BF3 or PH3
  • an etching step is carried out so as to form individualized membranes and supported by the anchoring points 78.
  • the etching of these layers is generally performed by plasma-assisted etching methods.
  • FIG. 5d thus illustrates a membrane 79 forming, with the pillars 78, a bolometer 72 above the guide 70.
  • a bolometer 72R On the right side of Figure 5d, above the guide 76, is formed another bolometer 72R which will be used as a reference bolometer.
  • the bolometers can be made directly on the substrate, without requiring the deposit of a sacrificial layer on the waveguide.
  • the reference bolometers will overcome the common modes of operation, thanks to differential mounting, and temperature fluctuations of the substrate. They therefore make it possible to increase the sensitivity of the measurement made by the detector. Their presence and number depend on the desired performance.
  • the following step consists in depositing a second sacrificial layer 90 on the bolometers previously made.
  • this layer 90 corresponds substantially to a quarter of the wavelength of the light transported in the guide 70. This makes it possible to produce an optical cavity above the guide which concentrates the electromagnetic field on the bolometric detector. and thus increases the coupling between the guide and the detector. An etching step is then performed, whereby the bolometers are separated from one another. Thus, free spaces 91 are formed between two adjacent bolometers.
  • FIG. 5f illustrates the deposition steps of two successive layers on the sacrificial layer 90.
  • the first deposited layer 92 is a metal layer and constitutes the reflector of the bolometer 72 present above the guide 70 and the reference bolometer 72R.
  • the second layer 93 is provided to ensure the thermal stability and / or passivation of the reflector. This layer can be omitted.
  • the layer 92 may especially be made of Ti, TiN, Pt, Al, Pd, Ni or NiCr. This layer 92 may in particular be deposited by cathodic sputtering or by thermal decomposition (LPCVD) or plasma (PECVD). Its thickness is typically between 0.005 ⁇ m and 1 ⁇ m.
  • the layers 92 and 93 can be used to carry out the vacuum encapsulation of each of the bolometers. They then completely surround each bolometer and these layers will be sealed.
  • a vent 94 is made through layers 92 and 93.
  • This vent is obtained by depositing a sacrificial layer on the assembly of the structure illustrated in FIG. 5f and etching it by plasma.
  • the sacrificial layers 77 and 90 can then be removed, also using a radiofrequency or microwave plasma etching technique.
  • FIG. 5g illustrates the last step of the production method according to the invention which consists in depositing at least one layer 95, so as to encapsulate under vacuum and individually each of the bolometers made on the substrate 7.
  • FIG. 5h is a view of the device illustrated in FIG. 5g but in a plane parallel to the direction in which the waveguide 70 extends.
  • the layer 92 can be in direct contact with the layer 71 or in contact with the waveguide.
  • each bolometer is individually put under vacuum.
  • Each waterproof housing 96 formed around a bolometer has a reflector in its upper part.
  • the detectors obtained have many advantages.
  • each bolometer is associated with a reflector, which increases the sensitivity of the device.
  • this arrow is relatively small because of the small size of the housings. Moreover, it is substantially the same for all bolometers and the quality of the measurement is therefore not affected.

Abstract

The invention relates to a spectroscopic detector, including: at least one waveguide (70) arranged on a substrate (7) and having an input surface (700) to be connected to an electromagnetic source, in particular an infrared source, and a mirror (701) on the opposite surface, so as to generate a standing wave inside the waveguide; and a means for detecting electromagnetic radiation, which output an electrical signal according to the local intensity of the electromagnetic wave, characterised in that said detection means consists of suspended membrane bolometers (72 to 75) distributed between the input surface and the mirror, each membrane of said heat detectors being separated from said at least one waveguide by anchoring points (42) on said substrate (7), and in that means (702 to 705) for sampling a portion of the electromagnetic wave is provided between the input surface and the mirror.

Description

DETECTEUR SPECTROSCOPIQUE ET PROCEDE CORRESPONDANT.  SPECTROSCOPIC DETECTOR AND CORRESPONDING METHOD.
L'invention concerne le domaine des détecteurs électroniques permettant de fournir une information spectrale d'un champ électromagnétique. The invention relates to the field of electronic detectors for providing spectral information of an electromagnetic field.
Des détecteurs de ce type sont connus mais ils présentent l'inconvénient d'être limités à un domaine spectral étroit.  Sensors of this type are known but they have the disadvantage of being limited to a narrow spectral range.
Le document FR-2 879 287 décrit un détecteur spectroscopique opérationnel pour une largeur spectrale de l'ordre de la largeur de bande d'un guide d'onde.  Document FR-2 879 287 describes an operational spectroscopic detector for a spectral width of the order of the bandwidth of a waveguide.
Ce détecteur comprend un guide d'onde présentant une face d'entrée et un miroir sur la face opposée, dans lequel est créée une onde stationnaire.  This detector comprises a waveguide having an input face and a mirror on the opposite side, in which a standing wave is created.
Ce détecteur comprend également des détecteurs locaux photosensibles adjacents au guide d'onde et régulièrement répartis entre la face d'entrée et le miroir du guide d'onde.  This detector also comprises photosensitive local detectors adjacent to the waveguide and regularly distributed between the input face and the waveguide mirror.
Ces détecteurs permettent d'échantillonner l'intensité des ondes évanescentes issues du guide d'onde. Grâce à un échantillonnage des signaux fournis par les détecteurs locaux et à un traitement adéquat, il est possible d'obtenir le spectre de l'onde stationnaire créée dans le guide d'onde.  These detectors make it possible to sample the intensity of the evanescent waves coming from the waveguide. By sampling the signals provided by the local detectors and by adequate processing, it is possible to obtain the spectrum of the standing wave created in the waveguide.
Par ailleurs, il a été envisagé d'utiliser ce type de détecteur spectroscopique pour réaliser la détection de gaz.  Moreover, it has been envisaged to use this type of spectroscopic detector to perform gas detection.
Ce détecteur spectroscopique présente l'avantage d'être miniaturisé à l'échelle du micron. Or, les dispositifs de détection de gaz sont le plus souvent conçus en optique macroscopique, ce qui conduit à des systèmes encombrants.  This spectroscopic detector has the advantage of being miniaturized at the micron scale. However, the gas detection devices are most often designed in macroscopic optics, which leads to bulky systems.
Cependant, ce détecteur spectroscopique n'était, jusqu'ici, réalisé que pour fonctionner dans le domaine du visible.  However, this spectroscopic detector was heretofore realized only to operate in the visible domain.
En effet, il fait référence à des microbolomètres par fils supraconducteurs. Or, ces microbolomètres nécessitent d'être refroidis à la température de fonctionnement du supraconducteur, qui est comprise entre 1 et 100 K. Le détecteur doit donc être placé dans une enceinte cryogénique qui est complexe à réaliser. De plus, dans cette gamme de température, les propriétés optiques des matériaux ne sont pas connues. D'ailleurs, le document FR-2 879 287 ne décrit aucune réalisation pratique d'un détecteur spectroscopique incluant des microbolomètres de ce type. Indeed, it refers to microbolometers by superconducting wires. However, these microbolometers need to be cooled to the operating temperature of the superconductor, which is between 1 and 100 K. The detector must therefore be placed in a cryogenic chamber which is complex to achieve. In addition, in this temperature range, the optical properties of the materials are not known. Moreover, document FR-2,879,287 does not describe any practical embodiment of a spectroscopic detector including microbolometers of this type.
Or, il apparaît nécessaire de disposer de détecteurs fonctionnant également dans le domaine des infrarouges, dont la longueur d'onde est comprise entre environ 1 et 1 000 pm.  However, it appears necessary to have detectors also operating in the infrared range, whose wavelength is between about 1 and 1000 pm.
Par ailleurs, dans l'état de la technique, les détecteurs thermiques sont réalisés sous forme de composants discrets. Ainsi, la réalisation du dispositif intégrant des détecteurs thermiquement est nécessairement compliquée.  Moreover, in the state of the art, the thermal detectors are made in the form of discrete components. Thus, the realization of the device integrating thermally detectors is necessarily complicated.
Par ailleurs, on connaît des bolomètres réalisés sur un circuit CMOS. Cependant, ils sont assemblés, en tant qu'éléments discrets, avec d'autres éléments constitutifs. Or, les techniques d'assemblage d'éléments discrets sont complexes et posent des problèmes d'alignement et de précision.  Moreover, bolometers made on a CMOS circuit are known. However, they are assembled, as discrete elements, with other constituent elements. However, the assembly techniques of discrete elements are complex and pose problems of alignment and accuracy.
C'est pourquoi l'invention a également pour objet de simplifier la réalisation du détecteur spectroscopique.  This is why the invention also aims to simplify the realization of the spectroscopic detector.
Ainsi, l'invention concerne un détecteur spectroscopique comprenant au moins un guide d'onde disposé sur un substrat et présentant une face d'entrée destinée à être reliée à une source électromagnétique notamment infrarouge, et un miroir sur la face opposée, pour créer une onde stationnaire au sein du guide d'onde, et des moyens de détection de rayonnement électromagnétique délivrant un signal électrique fonction de l'intensité locale de l'onde électromagnétique, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection sont des bolomètres à membrane suspendue, répartis entre la face d'entrée et le miroir, chaque membrane desdits détecteurs étant espacée dudit au moins un guide d'onde par des points d'ancrage sur ledit substrat et en ce que des moyens de prélèvement d'une partie de l'onde électromagnétique sont prévus entre la face d'entrée du guide et le miroir. Ainsi, le détecteur comprend un substrat unique portant à la fois ledit au moins un guide d'onde et les détecteurs thermiques. Thus, the invention relates to a spectroscopic detector comprising at least one waveguide disposed on a substrate and having an input face intended to be connected to an electromagnetic source including infrared, and a mirror on the opposite side, to create a stationary wave within the waveguide, and electromagnetic radiation detection means delivering an electrical signal depending on the local intensity of the electromagnetic wave, characterized in that said detection means are suspended diaphragm bolometers, distributed between the entrance face and the mirror, each membrane of said detectors being spaced from said at least one waveguide by anchoring points on said substrate and in that means for taking a part of the electromagnetic wave are provided between the entrance face of the guide and the mirror. Thus, the detector comprises a single substrate carrying both said at least one waveguide and the thermal detectors.
Dans une première variante, les moyens de prélèvement sont réalisés à la surface du guide d'onde.  In a first variant, the sampling means are made on the surface of the waveguide.
Ils peuvent notamment être constitués par des plots disposés sur la surface du guide d'onde et réalisés en un matériau d'indice différent de celui du milieu environnant ou du guide d'onde.  They may in particular be constituted by pads arranged on the surface of the waveguide and made of a material of index different from that of the surrounding medium or the waveguide.
Ces moyens de prélèvement peuvent également être des ruptures de continuité réalisées à la surface du guide d'onde.  These sampling means may also be breaks of continuity made on the surface of the waveguide.
Le détecteur peut comporter un capot pour permettre la mise sous vide des bolomètres.  The detector may include a hood to allow the bolometers to be evacuated.
Ce capot peut être commun à tous les bolomètres.  This hood can be common to all bolometers.
Il peut également être constitué d'une pluralité de capots individuels destinés chacun à un bolomètre.  It may also consist of a plurality of individual covers each intended for a bolometer.
Dans ce dernier cas, chaque capot individuel supporte un réflecteur destiné au bolomètre recouvert par ledit capot.  In the latter case, each individual hood supports a reflector for the bolometer covered by said hood.
Dans un mode particulier de réalisation, plusieurs détecteurs selon l'invention sont utilisés en étant disposés pour former une matrice.  In a particular embodiment, several detectors according to the invention are used while being arranged to form a matrix.
L'invention concerne aussi un détecteur de gaz comprenant un détecteur spectroscopique selon l'invention.  The invention also relates to a gas detector comprising a spectroscopic detector according to the invention.
Enfin, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un détecteur spectroscopique comportant les étapes suivantes dans lesquelles :  Finally, the invention relates to a method of manufacturing a spectroscopic detector comprising the following steps in which:
- on réalise un guide d'onde sur un substrat, le guide d'onde présentant une face d'entrée destinée à être reliée à une source électromagnétique notamment infrarouge, et un miroir sur la face opposée, pour créer une onde stationnaire au sein du guide d'onde ; a waveguide is produced on a substrate, the waveguide having an input face intended to be connected to an electromagnetic source, especially an infrared source, and a mirror on the opposite face, to create a standing wave within the waveguide;
- on réalise des moyens de prélèvement d'une partie de l'onde électromagnétique entre la face d'entrée et le miroir ; - Means are taken to remove a portion of the electromagnetic wave between the input face and the mirror;
- on réalise, de manière simultanée, sur ledit substrat, une pluralité de bolomètres à membrane suspendue délivrant un signal électrique fonction de l'intensité locale de l'onde électromagnétique, chaque membrane étant espacée du guide d'onde par des points d'ancrage sur le substrat. a plurality of suspended membrane bolometers delivering an electrical signal which is a function of the local intensity of the electromagnetic wave are produced simultaneously on said substrate, each membrane being spaced from the waveguide by anchor points on the substrate.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés sur lesquels :  The invention will be better understood and other objects, advantages and characteristics thereof will appear more clearly on reading the description which follows and which is made with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un exemple détecteur selon l'invention, utilisé en tant que détecteur de gaz,  FIG. 1 is a schematic perspective view of a detector example according to the invention, used as a gas detector,
- la figure 2 est une vue en plan d'une matrice de détecteurs spectroscopiques selon l'invention, utilisant des bolomètres,  FIG. 2 is a plan view of a matrix of spectroscopic detectors according to the invention, using bolometers,
- la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de bolomètre, tel qu'utilisé à la figure 2,  FIG. 3 is a perspective view of an exemplary bolometer, as used in FIG.
- la figure 4 est une vue de côté d'un exemple de dispositif spectroscopique selon l'invention,  FIG. 4 is a side view of an exemplary spectroscopic device according to the invention,
- les figures 5a à 5h représentent différentes étapes de fabrication de dispositif illustré à la figure 4 et  FIGS. 5a to 5h represent various device manufacturing steps illustrated in FIG.
- la figure 6 représente une variante de réalisation de la figure 2.  FIG. 6 represents an alternative embodiment of FIG. 2.
La figure 1 montre un exemple de détecteur selon l'invention. Figure 1 shows an example of detector according to the invention.
Ce détecteur 1 comporte un guide d'onde 10 dont la face d'entrée 100 est reliée à une source électromagnétique 2. Il s'agit notamment d'une source infrarouge qui peut être une source thermique, une source LED (Light Emetting Diode dans la terminologie anglais ou OLED (Organic LED dans la terminologie anglaise) infrarouge ou encore une source laser qui peut être accordable en longueur d'onde, réalisée suivant la technologie des lasers à cascade quantique (ou dans la terminologie anglaise, QCL, Quantum Cascade Laser) adaptées à des longueurs d'onde dans l'infrarouge. This detector 1 comprises a waveguide 10 whose input face 100 is connected to an electromagnetic source 2. It is in particular an infrared source which can be a thermal source, an LED source (Light Emitting Diode in the English terminology or OLED (Infrared English LED) or a laser source that can be tunable in wavelength, performed using quantum cascade laser technology (or in the English terminology, QCL, Quantum Cascade Laser ) adapted to wavelengths in the infrared.
Sur la face 101 du guide d'onde, opposée à la face d'entrée 100, est prévu un miroir 1 1 .  On the face 101 of the waveguide, opposite to the input face 100, a mirror 11 is provided.
Ainsi, en fonctionnement, une onde stationnaire est créée au sein du guide d'onde par effet Lippmann.  Thus, in operation, a standing wave is created within the waveguide by Lippmann effect.
A proximité de la face d'entrée 100, le guide 10 comporte une zone amincie 12 qui est reliée au reste du guide d'onde par un filtre 13. Le détecteur 1 comporte également six détecteurs thermiques 14, disposés sous le guide d'onde, en étant espacés de celui-ci. Near the inlet face 100, the guide 10 comprises a thinned area 12 which is connected to the remainder of the waveguide by a filter 13. The detector 1 also comprises six thermal detectors 14, arranged under the waveguide, being spaced therefrom.
La distance entre le guide d'onde et les détecteurs thermiques est de l'ordre de la longueur d'onde λ de l'onde stationnaire ou supérieure à λ. Elle est typiquement comprise entre 2 et 20 pm environ.  The distance between the waveguide and the thermal detectors is of the order of the wavelength λ of the standing wave or greater than λ. It is typically between about 2 and 20 pm.
Dans l'exemple illustré, ces six détecteurs sont sensiblement parallèles entre eux et perpendiculaires à la direction dans laquelle le guide d'onde s'étend.  In the illustrated example, these six detectors are substantially parallel to each other and perpendicular to the direction in which the waveguide extends.
Bien sûr, le nombre de détecteurs est mentionné ici simplement à titre d'illustration. En pratique, il sera beaucoup plus important.  Of course, the number of detectors is mentioned here simply as an illustration. In practice, it will be much more important.
Sur la face du guide d'onde en regard des détecteurs 14 et s'étendant selon la longueur du guide d'onde, sont prévus des moyens de prélèvement d'une partie de l'onde électromagnétique stationnaire présente dans le guide d'onde. Ces moyens de prélèvement sont symbolisés par des pointes 15 sur la figure 1.  On the face of the waveguide facing the detectors 14 and extending along the length of the waveguide, there are provided means for sampling a part of the stationary electromagnetic wave present in the waveguide. These sampling means are symbolized by points 15 in FIG.
Ces moyens de prélèvement sont disposés de façon à être sensiblement en regard d'un détecteur 14.  These sampling means are arranged to be substantially opposite a detector 14.
Ils peuvent consister en des ruptures de continuité (trous ou excroissances) réalisées à la surface du guide d'onde ou encore en des plots diffusants réalisés en un matériau d'indice différent du milieu environnant le détecteur, c'est-à-dire le vide, par exemple, ou d'indice plus faible que le guide ou le cœur du guide si celui-ci comporte un revêtement.  They may consist of breaks in continuity (holes or excrescences) made on the surface of the waveguide or else in diffusing studs made of a material of index different from the medium surrounding the detector, that is to say the empty, for example, or index lower than the guide or the heart of the guide if it has a coating.
Ces ruptures de continuité ou ces plots diffusants permettent de déconfiner une partie de l'onde et la faire sortir du guide.  These discontinuities of continuity or these diffusing studs make it possible to deconfinate a part of the wave and to make it leave the guide.
Le détecteur spectroscopique 1 illustré à la figure 1 est destiné à être utilisé pour la détection de gaz.  The spectroscopic detector 1 illustrated in FIG. 1 is intended to be used for gas detection.
Ainsi, la zone amincie 12 du guide d'onde sera une zone d'interaction entre l'onde électromagnétique provenant de la source, typiquement un flux infrarouge, avec le gaz. Grâce à cette partie amincie, le champ électromagnétique de l'onde n'est plus seulement guidé dans le guide mais se propage en partie en dehors de celui-ci. Le champ interagit alors avec le gaz voisin. Ceci modifie le spectre de l'onde électromagnétique, ce dernier étant ensuite analysé aux moyens des détecteurs 14. Thus, the thinned zone 12 of the waveguide will be an interaction zone between the electromagnetic wave coming from the source, typically an infrared flux, with the gas. Thanks to this thinned part, the electromagnetic field of the wave is not only guided in the guide but propagates partly outside of it. The field then interacts with the neighbor gas. This modifies the spectrum of the electromagnetic wave, the latter being then analyzed by means of the detectors 14.
En effet, les détecteurs 14 sont sensibles aux ondes évanescentes issues du guide 10 et peuvent ainsi échantillonner l'intensité des ondes évanescentes. A partir des signaux fournis par les détecteurs 14, le spectre de l'onde électromagnétique circulant dans le guide d'onde peut être établi.  Indeed, the detectors 14 are sensitive to the evanescent waves from the guide 10 and can thus sample the intensity of the evanescent waves. From the signals provided by the detectors 14, the spectrum of the electromagnetic wave flowing in the waveguide can be established.
Le gaz peut alors être détecté en comparant le spectre établi au moyen du détecteur 1 selon l'invention et celui de l'onde électromagnétique issue de la source 2.  The gas can then be detected by comparing the spectrum established by means of the detector 1 according to the invention and that of the electromagnetic wave coming from the source 2.
L'invention n'est cependant pas limitée à ce mode de réalisation. La présence de la zone amincie dans le guide n'est qu'un exemple de mode d'interaction possible, lorsque le détecteur selon l'invention est utilisé pour la détection de gaz.  The invention is however not limited to this embodiment. The presence of the thinned zone in the guide is only one example of possible mode of interaction, when the detector according to the invention is used for gas detection.
Le filtre 13 permet de sélectionner, dans l'ensemble du spectre émis par la source 2, une bande spectrale d'intérêt. Il n'est pas indispensable au fonctionnement du dispositif 1.  The filter 13 makes it possible to select, in the whole spectrum emitted by the source 2, a spectral band of interest. It is not essential for the operation of the device 1.
On comprend que le pas entre les détecteurs ainsi que la longueur du spectroscope, donc le nombre de détecteurs, sont liés aux caractéristiques du spectre que l'on souhaite reconstituer. De façon générale, plus le pas des détecteurs est petit, plus le domaine d'analyse du spectre sans repliement sera grand. De plus, plus la longueur du spectroscope est grande, plus sa résolution est élevée.  It is understood that the pitch between the detectors as well as the length of the spectroscope, and therefore the number of detectors, are related to the characteristics of the spectrum that it is desired to reconstitute. In general, the smaller the pitch of the detectors, the larger the field of spectrum analysis without folding. In addition, the larger the length of the spectroscope, the higher the resolution.
Par ailleurs, le fonctionnement d'un spectroscope interférentiel nécessite que le pas entre les détecteurs soit au plus égal à la moitié de la longueur d'onde dans le guide. A titre d'exemple, lorsque le détecteur 1 est utilisé pour détecter du CO2, dont la longueur d'onde d'absorption est autour de 4,2 pm, avec un indice de guide de l'ordre de 4, le pas entre détecteurs sera d'environ 0,5 pm, tandis que la longueur de l'ensemble des détecteurs sera d'environ 150 pm à quelques millimètres. Ceci correspond à un ensemble d'environ trois cents détecteurs à quelques milliers de détecteurs. A titre d'exemple, le guide 10 peut être réalisé en un alliage de silicium-germanium, comprenant le même pourcentage de silicium et de germanium, dont l'indice est d'environ 3,84 et comporter un revêtement en Si, dont l'indice est de 3,42. Moreover, the operation of an interference spectroscope requires that the pitch between the detectors is at most equal to half the wavelength in the guide. By way of example, when the detector 1 is used to detect CO 2 , whose absorption wavelength is around 4.2 μm, with a guide index of the order of 4, the pitch between detectors will be about 0.5 pm, while the length of the set of detectors will be about 150 pm to a few millimeters. This corresponds to a set of about three hundred detectors with a few thousand detectors. By way of example, the guide 10 may be made of a silicon-germanium alloy, comprising the same percentage of silicon and germanium, whose index is approximately 3.84 and comprising an Si coating, of which index is 3.42.
Les dimensions du guide dépendront de la longueur d'onde de l'onde électromagnétique délivrée par la source 2, ainsi que du gaz à détecter.  The dimensions of the guide will depend on the wavelength of the electromagnetic wave delivered by the source 2, as well as the gas to be detected.
Ainsi, lorsque le dispositif 1 est adapté pour permettre la détection du CO2, l'épaisseur du guide sera d'environ 0,6 pm, tandis que sa largeur sera d'environ 1 ,5 pm. Thus, when the device 1 is adapted to allow the detection of CO 2 , the thickness of the guide will be about 0.6 μm, while its width will be about 1.5 μm.
De façon plus générale, la largeur du guide d'onde sera typiquement comprise entre 0,5 et 5 pm et son épaisseur entre 0,1 et 3 pm.  More generally, the width of the waveguide will typically be between 0.5 and 5 pm and its thickness between 0.1 and 3 pm.
Le miroir 1 1 peut-être réalisé par un dépôt métallique, ou encore par une structuration de l'extrémité du guide d'onde, obtenue par gravure de saignées sur celui-ci, permettant l'obtention d'un réseau de Bragg.  The mirror 11 may be made by a metal deposit, or by structuring the end of the waveguide, obtained by etching grooves thereon, to obtain a Bragg grating.
De même, le filtre 13 peut être obtenu par gravure de saignées, de façon à obtenir une structure de réseau de type Bragg.  Similarly, the filter 13 can be obtained by bleeding etching, so as to obtain a Bragg type network structure.
Les plots diffusants réalisés sur le guide peuvent présenter la même largeur que le guide. Leur longueur peut être de quelques microns et leur épaisseur d'une fraction de micron. Ils peuvent être réalisés en utilisant le même matériau que le guide ou le cœur du guide, lorsque ce dernier comporte un revêtement, soit la silice, le nitrure de silicium, ou encore le silicium, voire SiGe, en fonction de la gamme de longueur d'onde utilisée par le détecteur.  The diffusing studs made on the guide may have the same width as the guide. Their length can be of a few microns and their thickness of a fraction of a micron. They can be made using the same material as the guide or the heart of the guide, when the latter comprises a coating, or silica, silicon nitride, or silicon or SiGe, depending on the range of length of the guide. wave used by the detector.
Il est maintenant fait référence à la figure 2 qui montre, selon une vue en plan et à titre d'exemple, quatre détecteurs spectroscopiques selon l'invention 1 a à 1 b.  Reference is now made to FIG. 2 which shows, according to a plan view and by way of example, four spectroscopic detectors according to the invention 1 a to 1 b.
Ces quatre détecteurs sont disposés ici de façon sensiblement parallèle et ils sont identiques.  These four detectors are arranged here substantially parallel and they are identical.
Ainsi, les détecteurs thermiques 14a, 14b, 4c et 14d forment une matrice qui est, de préférence, disposée à l'intérieur d'un boîtier 3 mis sous vide. Comme les autres détecteurs spectroscopiques, le détecteur 1 a est relié à une source 2a et, il comporte un guide d'onde avec, dans cet exemple, une partie amincie 12a, un filtre 13a et un miroir 1 1 a situé du côté opposé à sa face d'entrée 100a, reliée à la source 2a. Thus, the thermal detectors 14a, 14b, 4c and 14d form a matrix which is preferably arranged inside a casing 3 placed under vacuum. Like the other spectroscopic detectors, the detector 1a is connected to a source 2a and, it comprises a waveguide with, in this example, a thinned portion 12a, a filter 13a and a mirror 11a located on the opposite side to its input face 100a, connected to the source 2a.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le détecteur spectroscopique 1 a comporte quatre détecteurs thermiques 14a disposés à distance du guide d'onde 10a.  In the example illustrated in FIG. 2, the spectroscopic detector 1 has four thermal detectors 14a arranged at a distance from the waveguide 10a.
Les détecteurs 14a sont des détecteurs infrarouges thermiques non refroidis et, plus précisément, des détecteurs bolométriques à membrane suspendue.  The detectors 14a are uncooled thermal infrared detectors and, more precisely, bolometric diaphragm detectors.
Ces détecteurs bolométriques sont utilisés à température ambiante. Ceci évite de prévoir des moyens de refroidissement spécifiques.  These bolometric detectors are used at room temperature. This avoids the provision of specific cooling means.
De façon générale, ces détecteurs comportent un élément réalisé en un matériau sensible pouvant être chauffé par un rayonnement infrarouge, caractéristique de la température et de l'émissivité du corps observé.  In general, these detectors comprise an element made of a sensitive material that can be heated by infrared radiation, characteristic of the temperature and the emissivity of the observed body.
L'augmentation de température de l'élément engendre une variation d'une propriété électrique du matériau sensible : variation de capacité par changement de la constante diélectrique ou encore variation de la résistance d'un matériau semi-conducteur ou métallique. En variante, le matériau sensible peut présenter une structure diode PN, voire être un thermocouple.  The increase in temperature of the element causes a variation of an electrical property of the sensitive material: capacity variation by changing the dielectric constant or variation in the resistance of a semiconductor or metal material. As a variant, the sensitive material may have a PN diode structure, or even be a thermocouple.
Le détecteur thermique peut être encapsulé sous vide ou sous un gaz peu conducteur de la chaleur pour gagner en performance.  The thermal detector can be encapsulated under vacuum or under a low heat-conducting gas to improve performance.
Par ailleurs, les performances du détecteur thermique sont accrues si trois conditions sont remplies au niveau du matériau sensible : une faible masse calorifique, une bonne isolation de la couche active vis-à-vis de son support et une forte sensibilité de l'effet de conversion de échauffement en signal électrique. Ces deux premières conditions impliquent que le matériau sensible soit sous la forme d'une couche mince.  Furthermore, the performance of the thermal detector is increased if three conditions are met in the sensitive material: a low heat mass, a good insulation of the active layer vis-à-vis its support and a high sensitivity of the effect of heating conversion into electrical signal. These first two conditions imply that the sensitive material is in the form of a thin layer.
Ces bolomètres sont dits à membrane suspendue dans la mesure où le matériau sensible est disposé sur une membrane espacée du substrat de support par des points d'ancrage. La membrane s'échauffe sous l'effet du rayonnement incident, ce qui modifie les propriétés du matériau sensible. L'espacement entre la membrane et les points d'ancrage assure une isolation thermique entre la membrane et le substrat. These bolometers are said to have a suspended membrane insofar as the sensitive material is disposed on a membrane spaced from the support substrate by anchor points. The membrane heats up under the effect of incident radiation, which modifies the properties of the sensitive material. The spacing between the membrane and the anchor points provides thermal insulation between the membrane and the substrate.
Les détecteurs illustrés à la figure 2 sont des détecteurs bolométriques de type résistif. Dans ces détecteurs, le rayonnement incident absorbé par le détecteur provoque une augmentation de la température qui induit une variation de la résistance électrique d'un matériau résistif. Ces variations de résistance engendrent des variations de tension ou de courant aux bornes du détecteur, ces variations constituant le signal délivré par le détecteur.  The detectors illustrated in FIG. 2 are bolometric detectors of the resistive type. In these detectors, the incident radiation absorbed by the detector causes an increase in the temperature which induces a variation of the electrical resistance of a resistive material. These resistance variations generate voltage or current variations across the detector, these variations constituting the signal delivered by the detector.
Un détecteur bolométrique de type résistif est illustré, en perspective et de façon simplifiée, à la figure 3. Il est également fait référence au document FR-2 885 690 qui décrit un tel détecteur.  A bolometric detector of the resistive type is illustrated, in perspective and in a simplified manner, in FIG. 3. Reference is also made to document FR-2,885,690 which describes such a detector.
Il comporte une fine membrane 40 destinée à absorber le rayonnement infrarouge incident et à le convertir en chaleur. Elle est fixée à un substrat de support 41 par intermédiaire de points d'ancrage 42 qui sont conducteurs de l'électricité. Elle est ainsi suspendue au-dessus de ce substrat. Une couche 43 est déposée sur la membrane 40 et joue le rôle de thermomètre. En fonctionnement, sous l'effet du rayonnement infrarouge, la membrane s'échauffe et transmet sa température à la couche 43.  It has a thin membrane 40 for absorbing incident infrared radiation and converting it to heat. It is attached to a support substrate 41 via anchor points 42 which conduct electricity. It is thus suspended above this substrate. A layer 43 is deposited on the membrane 40 and acts as a thermometer. In operation, under the effect of infrared radiation, the membrane heats up and transmits its temperature to the layer 43.
La couche mince 43 peut être un thermistor.  The thin layer 43 may be a thermistor.
La membrane 40 et la couche 43 reposent généralement sur un support isolant qui assure la rigidité mécanique de la structure bolométrique. Elle peut également être encapsulée avec l'un de ces matériaux isolants, typiquement SiO2, SiO ou SiN. The membrane 40 and the layer 43 generally rest on an insulating support which provides the mechanical rigidity of the bolometric structure. It can also be encapsulated with one of these insulating materials, typically SiO 2 , SiO or SiN.
Par ailleurs, la sensibilité du détecteur 4 est améliorée en prévoyant des bras d'isolement 44, entre le substrat de support 41 et la membrane 40. Ces bras d'isolement 44 permettent de limiter les pertes thermiques de la membrane et, par conséquent, de préserver son échauffement. Le substrat de support 41 peut être constitué d'un circuit électronique intégré sur une plaquette de silicium comprenant des dispositifs de stimuli et de lecture du thermomètre. Furthermore, the sensitivity of the detector 4 is improved by providing isolation arms 44 between the support substrate 41 and the membrane 40. These isolation arms 44 make it possible to limit the thermal losses of the membrane and, consequently, to preserve his warm up. The support substrate 41 may consist of an integrated electronic circuit on a silicon wafer comprising stimuli and reading devices of the thermometer.
L'interconnexion électrique entre le thermomètre 43 et les dispositifs de lecture prévus sur le substrat est assurée par une couche, généralement métallique, disposée sur les bras d'isolement 44.  The electrical interconnection between the thermometer 43 and the reading devices provided on the substrate is provided by a layer, generally metallic, disposed on the isolation arms 44.
A titre d'exemple, la membrane 43 peut être du silicium poly- cristallin ou amorphe, de type p ou n, faiblement ou fortement résistif. On peut également envisager un oxyde de vanadium (V2O5, VO2), élaboré dans une phase semi-conductrice. By way of example, the membrane 43 may be polycrystalline or amorphous silicon, of p or n type, weakly or strongly resistive. It is also possible to envisage a vanadium oxide (V 2 O 5, VO 2 ) produced in a semiconducting phase.
Le substrat de support peut être réalisé en SiO2, SiO, SiN, ZnS, à titre d'exemple. The support substrate may be made of SiO 2 , SiO, SiN, ZnS, by way of example.
Le dispositif illustré à la figure 2 peut être conçu de telle sorte que les circuits électroniques de tous les détecteurs sont réalisés sur une même plaquette de silicium. Sur cette dernière, pourront également être réalisés les composants de multiplexage électroniques.  The device illustrated in FIG. 2 can be designed so that the electronic circuits of all the detectors are made on the same silicon wafer. On the latter, the electronic multiplexing components can also be made.
Ce dispositif permet de réaliser quatre analyses de gaz en parallèle et donc de détecter simultanément plusieurs types de gaz, à des longueurs d'onde différentes, grâce aux filtres 13a à 13d.  This device makes it possible to carry out four gas analyzes in parallel and thus to simultaneously detect several types of gas, at different wavelengths, thanks to the filters 13a to 13d.
Ceci permet d'augmenter l'immunité aux gaz interférents, et donc d'accroître les performances de la mesure.  This makes it possible to increase the immunity to the interfering gases, and thus to increase the performance of the measurement.
Enfin, chacune des sources 2a à 2d associées à chacun des détecteurs 1 a à 1 d peuvent présenter chacune un domaine spectral particulier. Ceci permet au détecteur de mettre en évidence la présence d'une raie spectrale particulière.  Finally, each of the sources 2a to 2d associated with each of the detectors 1a to 1d may each have a particular spectral range. This allows the detector to highlight the presence of a particular spectral line.
Dans une variante de réalisation illustrée à la figure 6, les détecteurs 1 'a à 1 'd sont fabriqués de façon à ce qu'ils soient décalés en position par rapport aux miroirs 1 1 'a à 1 1 'd.  In an alternative embodiment shown in FIG. 6, the detectors 1 'to 1' are manufactured in such a way that they are offset in position relative to the mirrors 11a to 11d.
Ainsi, la distance entre le miroir 1 1 'b et la face d'entrée 100'b est supérieure à la distance entre le miroir 1 1 'a et la face d'entrée 100'a et inférieure à la distance entre le miroir 1 1 'c et la face d'entrée 100'c. Enfin, cette dernière est inférieure à la distance entre le miroir 1 1 'd et la face d'entrée 100'd. Ce décalage spatial est illustré par les deux lignes en pointillés de la figure 6. Thus, the distance between the mirror 1 1 'b and the input face 100'b is greater than the distance between the mirror 1 1' a and the input face 100'a and less than the distance between the mirror 1 1 'c and the input face 100'c. Finally, the latter is less than the distance between the mirror 1 1 'd and the face 100'd input. This spatial shift is illustrated by the two dashed lines of Figure 6.
Ce décalage spatial des miroirs, d'un détecteur à l'autre, induit un décalage temporel qui peut être inférieur à λ/4, λ étant la longueur d'onde effective de l'onde dans le guide. On satisfait ainsi au principe d'échantillonnage de Shannon, tout en pouvant accepter un pas entre les détecteurs de l'ordre de 10 λ, et donc des détecteurs de taille importante.  This spatial shift of the mirrors, from one detector to another, induces a temporal shift which may be less than λ / 4, λ being the effective wavelength of the wave in the guide. This satisfies the sampling principle Shannon, while being able to accept a step between the detectors of the order of 10 λ, and therefore large detectors.
Le décalage spatial peut par exemple être d'environ 5 pm d'un détecteur à l'autre.  The spatial offset may for example be about 5 μm from one detector to another.
La figure 4 illustre un détecteur spectroscopique selon l'invention, réalisé à partir d'un substrat unique.  FIG. 4 illustrates a spectroscopic detector according to the invention, made from a single substrate.
Sur un substrat 7, vont être ainsi formés un guide d'onde 70 et des détecteurs thermiques, ainsi que leur circuit de lecture.  On a substrate 7, will thus be formed a waveguide 70 and thermal detectors, and their read circuit.
A titre d'exemple, le substrat 7 est en silicium et sur celui-ci, ont été déposées une couche en silice et/ou de nitrure de silicium 71 et une couche de silicium à partir duquel le guide 70 sera obtenu par des techniques classiques. De façon générale, l'indice n1 de la couche 71 est inférieur à l'indice n2 du matériau constitutif du guide d'onde. La figure 4 n'illustre pas de couche formant le revêtement du guide d'onde.  By way of example, the substrate 7 is made of silicon and on it, a layer of silica and / or silicon nitride 71 and a layer of silicon from which the guide 70 will be obtained by conventional techniques have been deposited. . In general, the index n1 of the layer 71 is smaller than the index n2 of the constituent material of the waveguide. Figure 4 does not illustrate a layer forming the coating of the waveguide.
A titre de variante, la couche 71 peut être complètement retirée dans certaines zones, par une étape de photolithogravure et de gravure. Grâce à l'existence de ces zones situées autour et sous le guide, celui-ci est partiellement libéré, ce qui permet d'en réduire les pertes.  Alternatively, the layer 71 can be completely removed in certain areas, by a photolithography and etching step. Due to the existence of these areas around and under the guide, it is partially released, which allows to reduce losses.
Le guide 70 est destiné à être raccordé, par sa face d'entrée 700, à une source électromagnétique, symbolisée par une flèche sur la figure 4.  The guide 70 is intended to be connected, by its input face 700, to an electromagnetic source, symbolized by an arrow in FIG. 4.
Par ailleurs, le guide d'onde présente, sur sa face opposée à la face 700, un miroir 701 .  Furthermore, the waveguide has, on its face opposite the face 700, a mirror 701.
Enfin, des plots diffusants 702 à 705 sont réalisés sur le guide d'onde, sur sa face s'étendant selon sa longueur et opposée à la couche 71. Sur ce même substrat, sont réalisés des détecteurs thermiques, ici des bolomètres, qui sont au nombre de quatre. Ces bolomètres 72 à 75 sont ici tous identiques. Finally, diffusing studs 702 to 705 are formed on the waveguide, on its face extending along its length and opposite to the layer 71. On the same substrate, thermal detectors are made, here bolometers, which are four in number. These bolometers 72 to 75 are here all identical.
A titre d'exemple, le bolomètre 72 comporte une membrane 720 qui est fixée au substrat 7 par l'intermédiaire de points d'ancrage 721 . Cette membrane 720 supporte une couche mince, jouant le rôle de thermomètre, sur sa face opposée au guide d'onde 70.  For example, the bolometer 72 comprises a membrane 720 which is fixed to the substrate 7 via anchor points 721. This membrane 720 supports a thin layer, acting as a thermometer, on its face opposite the waveguide 70.
Chaque bolomètre est élaboré sur une couche organique qui est retirée après la formation des points d'ancrage et de la membrane, au moyen d'un procédé par gravure plasma.  Each bolometer is elaborated on an organic layer which is removed after the formation of the anchor points and the membrane, by means of a plasma etching process.
Comme l'illustre la figure 4, chaque membrane 720 à 750 d'un détecteur est située en regard d'un plot diffractant 702 à 705.  As illustrated in FIG. 4, each membrane 720 to 750 of a detector is located opposite a diffractive pad 702 to 705.
On comprend donc que, dans cette structure, l'onde électromagnétique issue du guide d'onde arrive sur les membranes de chaque détecteur, du côté opposé à la couche mince supportée par cette membrane.  It is therefore understood that, in this structure, the electromagnetic wave coming from the waveguide arrives on the membranes of each detector, on the opposite side to the thin layer supported by this membrane.
Enfin, sur le substrat 7 pourraient être réalisés plusieurs guides d'onde et plusieurs séries de détecteurs thermiques.  Finally, on the substrate 7 could be made several waveguides and several series of thermal detectors.
La référence 8 désigne un capot qui pourra être assemblé sur le substrat 7.  The reference 8 designates a cover that can be assembled on the substrate 7.
La liaison entre le substrat et le capot peut être réalisée au moyen de différentes techniques appropriées de façon à d'une part, assurer l'étanchéité et d'autre part, déterminer l'écartement entre le substrat et le capot.  The connection between the substrate and the cover can be achieved by means of various appropriate techniques so as firstly to ensure sealing and secondly, to determine the spacing between the substrate and the cover.
De façon générale, ces techniques sont soumises à plusieurs contraintes. Il convient tout d'abord que l'étanchéité soit assurée pendant une durée assez longue, par exemple 15 ans. De plus, ces techniques ne doivent pas conduire à altérer les caractéristiques initiales des bolomètres prévus sur le substrat 7.  In general, these techniques are subject to several constraints. It should first of all that the seal is provided for a long enough, for example 15 years. In addition, these techniques must not lead to altering the initial characteristics of the bolometers provided on the substrate 7.
On peut ainsi citer le scellement anodique qui utilise du verre borosilicate, fortement dopé avec du sodium ou du potassium. Sous l'effet conjugué d'un champ électrique élevé et d'une température comprise entre 300 et 500°C, les ions migrent vers l'anode et la cathode où ils sont piégés. Les ions ainsi accumulés créent un champ électrique interne important qui assure l'adhésion des matériaux en présence. Anodic sealing may be mentioned, which uses borosilicate glass, strongly doped with sodium or potassium. Under the combined effect of a high electric field and a temperature between 300 and 500 ° C, the ions migrate to the anode and the cathode where they are trapped. The ions thus accumulated create an important internal electric field which ensures the adhesion of the materials in the presence.
Une autre technique de scellement par fusion peut également être mise en œuvre avec des verres à bas point de fusion.  Another fusion sealing technique can also be implemented with low melting glasses.
Ces verres peuvent être préalablement déposés en couche mince par pulvérisation cathodique. On peut notamment citer des borates de plomb et notamment des eutectiques constitués d'une forte concentration d'oxyde de plomb et d'additions de B202, ZnO2, SiO2, AI2O3. Tous ces verres présentent une température de fusion supérieure à 415°C mais permettent de réaliser le scellement à des températures inférieures à celle nécessaire pour assurer la fusion d'un verre borosilicate, qui est d'environ 800°C. These glasses may be previously deposited in thin layer by sputtering. In particular, lead borates, and especially eutectics consisting of a high concentration of lead oxide and additions of B 2 0 2 , ZnO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3, may be mentioned. All of these glasses have a melting temperature greater than 415 ° C but allow sealing at temperatures lower than that required to ensure the melting of a borosilicate glass, which is about 800 ° C.
L'assemblage peut également être réalisé au moyen d'adhésifs organiques se présentant sous la forme de polymères ou d'époxydes.  The assembly can also be achieved by means of organic adhesives in the form of polymers or epoxides.
Le scellement s'effectue à basse température, typiquement inférieure à 200°C, ce qui convient bien aux détecteurs selon l'invention du fait de la présence des bolomètres.  Sealing is carried out at low temperature, typically below 200 ° C, which is well suited to detectors according to the invention because of the presence of bolometers.
Enfin, l'assemblage peut être obtenu par une technique de scellement eutectique.  Finally, the assembly can be obtained by a eutectic sealing technique.
Comme alternative à ce scellement direct, une brasure peut être réalisée par l'apport d'un alliage métallique dont la température de fusion est compatible avec le dispositif. Cet alliage peut être par exemple AuSn, InPb, SnPb.  As an alternative to this direct seal, solder can be achieved by the provision of a metal alloy whose melting temperature is compatible with the device. This alloy can be for example AuSn, InPb, SnPb.
Cet assemblage permettra d'assurer la mise sous vide de la cavité définie par le substrat 7 et le capot 8.  This assembly will ensure the vacuum of the cavity defined by the substrate 7 and the cover 8.
En effet, à l'intérieur de la cavité formée entre le substrat et le capot assemblés, le vide est obtenu au moment de l'assemblage, à l'aide d'un équipement de scellement sous vide. Le vide doit également être maintenu pour assurer le bon fonctionnement des détecteurs thermiques. Ce vide peut par exemple être obtenu grâce à l'introduction de films de matériaux absorbant les gaz (getter dans la terminologie anglaise). On peut notamment citer des matériaux du type NEG (Non Evaporable Getter dans la terminologie anglaise). A titre d'exemple, le matériau commercialisé sous la dénomination St122 par la société SAES peut être utilisé. Il présente l'avantage d'avoir une température d'activation relativement faible (300-500°C). Indeed, inside the cavity formed between the substrate and the assembled cover, the vacuum is obtained at the time of assembly, using a vacuum sealing equipment. The vacuum must also be maintained to ensure the proper functioning of the thermal detectors. This vacuum can for example be obtained through the introduction of material films absorbing gases (getter in English terminology). In particular, mention may be made of materials of the NEG (Non Evaporable Getter) type. By way of example, the material sold under the name St122 by SAES can be used. It has the advantage of having a relatively low activation temperature (300-500 ° C).
On comprend que dans cette forme de réalisation, aucun réflecteur n'est associé au bolomètre, ce qui peut conduire à une limitation des performances du détecteur.  It is understood that in this embodiment, no reflector is associated with the bolometer, which can lead to a limitation of the performance of the detector.
On peut également prévoir une couche réflectrice sur la face 80 du capot 8, en regard du substrat 7. Cette couche réflectrice permet d'augmenter les performances du détecteur.  It is also possible to provide a reflective layer on the face 80 of the cover 8 opposite the substrate 7. This reflective layer makes it possible to increase the performance of the detector.
Un procédé de réalisation d'un détecteur spectroscopique selon l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 5a à 5h qui en représentent quelques étapes.  A method for producing a spectroscopic detector according to the invention will now be described with reference to FIGS. 5a to 5h, which represent a few steps.
Les figures 5a à 5g sont des vues dans un plan perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étend le guide 70.  Figures 5a to 5g are views in a plane perpendicular to the direction in which the guide 70 extends.
Ce détecteur est du type de celui illustré à la figure 4, le capot 8 étant remplacé par une pluralité de capots individuels, destinés chacun à un détecteur donné.  This detector is of the type shown in FIG. 4, the cover 8 being replaced by a plurality of individual covers, each intended for a given detector.
La figure 5a représente une première étape du procédé.  Figure 5a shows a first step of the process.
Sur le substrat 7, ont été tout d'abord déposées une couche 71 , puis une autre couche à partir de laquelle le guide d'onde 70 et un autre guide d'onde 76 seront obtenus.  On the substrate 7, was first deposited a layer 71, then another layer from which the waveguide 70 and another waveguide 76 will be obtained.
A titre d'exemple, le substrat 7 est en silicium, la couche 71 peut être en silice, SiO ou SiN et les guides 70 et 76 peuvent être obtenus à partir d'une couche de SiGe.  For example, the substrate 7 is silicon, the layer 71 may be silica, SiO or SiN and the guides 70 and 76 can be obtained from a SiGe layer.
Sur le substrat 7, est tout d'abord réalisé le circuit électronique de lecture et d'adressage destiné aux bolomètres.  On the substrate 7, is first realized the electronic reading and addressing circuit for bolometers.
Les guides d'onde 70 et 76 sont obtenus par des techniques classiques de lithogravure. La figure 5a montre que, dans cet exemple, la couche 71 a été retirée dans la zone 710, grâce à une étape de photolithogravure et de gravure. The waveguides 70 and 76 are obtained by conventional lithographic techniques. FIG. 5a shows that, in this example, the layer 71 has been removed in the zone 710, thanks to a step of photolithography and etching.
Ainsi, au niveau de cette zone 710, le guide 70 est partiellement libéré, ce qui permet d'en réduire les pertes.  Thus, at this area 710, the guide 70 is partially released, which allows to reduce losses.
Un moyen 702 de prélèvement de l'onde électromagnétique est réalisé sur le guide 70, par un procédé classique de microtechnologie, telle que gravure chimique ou plasma, ou un procédé dit de « lift-off », selon la terminologie anglaise. Par contre, aucun moyen similaire n'est réalisé sur le guide 76 qui reste inactif optiquement.  A means 702 for taking the electromagnetic wave is produced on the guide 70, by a conventional method of microtechnology, such as chemical etching or plasma, or a so-called "lift-off" method, according to English terminology. By cons, no similar means is achieved on the guide 76 which remains optically inactive.
L'étape illustrée à la figure 5b consiste à déposer une couche sacrificielle 77 sur les guides d'onde 70 et 76.  The step illustrated in FIG. 5b consists in depositing a sacrificial layer 77 on the waveguides 70 and 76.
Cette couche sacrificielle peut notamment être réalisée en polyimide. Son épaisseur peut être comprise entre 1 et 10 μιη.  This sacrificial layer may in particular be made of polyimide. Its thickness can be between 1 and 10 μιη.
La figure 5c illustre une autre étape consistant à réaliser les points d'ancrage des futurs bolomètres.  Figure 5c illustrates another step of making the anchor points of future bolometers.
Dans un premier temps, la couche sacrificielle 77 est gravée, par exemple en mettant en uvre un procédé de gravure plasma. Les points d'ancrage 78 sont ensuite réalisés par électrolyse, par pulvérisation cathodique ou encore par décomposition thermique (dépôt chimique en phase vapeur à basse pression ou LPCVD dans la terminologie anglaise) ou plasma (dépôt en phase vapeur activée par plasma ou PECVD dans la terminologie anglaise).  In a first step, the sacrificial layer 77 is etched, for example by implementing a plasma etching process. The anchoring points 78 are then made by electrolysis, by sputtering or by thermal decomposition (low pressure chemical vapor deposition or LPCVD in the English terminology) or plasma (plasma-enhanced vapor deposition or PECVD in the English terminology).
Ces points d'ancrage peuvent être en aluminium, en cuivre ou encore en tungstène par exemple.  These anchoring points may be aluminum, copper or tungsten, for example.
Sont ensuite réalisés les éléments permettant de relier les bolomètres au circuit électronique qui leur est associé.  The elements making it possible to connect the bolometers to the electronic circuit associated with them are then made.
La figure 5d illustre une étape du procédé dans laquelle sont réalisées les membranes de chaque détecteur ainsi que la couche mince qu'elles supportent, sur leur face opposée au substrat 7. Ainsi, sur la couche sacrificielle 77, sont déposées successivement les différentes couches constitutives de la structure bolométrique. FIG. 5d illustrates a process step in which the membranes of each detector and the thin film which they support are produced, on their face opposite the substrate 7. Thus, on the sacrificial layer 77, are deposited successively the various layers constituting the bolometric structure.
Ainsi, est tout d'abord déposée une couche en matériau isolant, comme Si2O, SiN ou ZnS. Thus, is first deposited a layer of insulating material, such as Si 2 O, SiN or ZnS.
Sur cette couche isolante, est ensuite déposé un film destiné à absorber un rayonnement infrarouge incident et à le convertir en chaleur.  On this insulating layer is then deposited a film for absorbing incident infrared radiation and converting it to heat.
Ce film est typiquement réalisé en métal et il présente une épaisseur comprise entre 5 et 10 nm.  This film is typically made of metal and has a thickness of between 5 and 10 nm.
Enfin, est déposée sur ce film une couche d'un matériau thermométrique, tel qu'un matériau chimique ou semi-conducteur amorphe ou polycristallin. Il s'agit typiquement de Si, Ge, SiC, a-Si:H, a-SiC:H ou encore a-SiGe:H.  Finally, is deposited on this film a layer of a thermometric material, such as an amorphous or polycrystalline chemical or semiconductor material. It is typically Si, Ge, SiC, α-Si: H, α-SiC: H or α-SiGe: H.
L'épaisseur de la couche de matériau thermométrique est typiquement comprise entre 50 et 500 nm.  The thickness of the thermometric material layer is typically between 50 and 500 nm.
Les couches de matériau absorbant et de matériau thermométrique sont obtenues à l'aide de techniques de dépôt basse température, habituellement utilisées pour ces matériaux. On peut notamment citer les techniques de pulvérisation cathodique, décomposition thermique (LPCVD, dans la terminologie anglaise) ou plasma (PECVD, dans la terminologie anglaise).  The layers of absorbent material and thermometric material are obtained using low temperature deposition techniques, usually used for these materials. In particular, mention may be made of sputtering techniques, thermal decomposition (LPCVD, in English terminology) or plasma (PECVD, in English terminology).
Le dopage éventuel de ces couches est réalisé en introduisant un gaz dopant, tel que BF3 ou PH3 dans le réacteur ou bien par implantation ionique.  The possible doping of these layers is achieved by introducing a doping gas, such as BF3 or PH3 into the reactor or by ion implantation.
Après le dépôt de ces trois couches, une étape de gravure est réalisée de façon à former des membranes individualisées et supportées par les points d'ancrage 78.  After the deposition of these three layers, an etching step is carried out so as to form individualized membranes and supported by the anchoring points 78.
La gravure de ces couches est généralement réalisée par des procédés d'attaque chimique assistée par plasma.  The etching of these layers is generally performed by plasma-assisted etching methods.
La figure 5d illustre ainsi une membrane 79 formant avec les piliers 78, un bolomètre 72 au-dessus du guide 70. Sur la partie droite de la figure 5d, au-dessus du guide 76, est formé un autre bolomètre 72R qui sera utilisé en tant que bolomètre de référence. FIG. 5d thus illustrates a membrane 79 forming, with the pillars 78, a bolometer 72 above the guide 70. On the right side of Figure 5d, above the guide 76, is formed another bolometer 72R which will be used as a reference bolometer.
On peut noter qu'avec d'autres technologies, les bolomètres peuvent être réalisés directement sur le substrat, sans nécessiter le dépôt d'une couche sacrificielle sur le guide d'onde.  It can be noted that with other technologies, the bolometers can be made directly on the substrate, without requiring the deposit of a sacrificial layer on the waveguide.
Lors du fonctionnement du détecteur spectroscopique qui sera obtenu, les bolomètres de référence permettront de s'affranchir des modes communs de fonctionnement, grâce à un montage différentiel, et des fluctuations de température du substrat. Ils permettent donc d'accroître la sensibilité de la mesure réalisée par le détecteur. Leur présence et leur nombre dépendent des performances souhaitées.  During the operation of the spectroscopic detector that will be obtained, the reference bolometers will overcome the common modes of operation, thanks to differential mounting, and temperature fluctuations of the substrate. They therefore make it possible to increase the sensitivity of the measurement made by the detector. Their presence and number depend on the desired performance.
En référence à la figure 5e, l'étape suivante consiste à déposer une deuxième couche sacrificielle 90 sur les bolomètres réalisés précédemment.  With reference to FIG. 5e, the following step consists in depositing a second sacrificial layer 90 on the bolometers previously made.
De préférence, l'épaisseur de cette couche 90 correspond sensiblement au quart de la longueur d'onde de la lumière transportée dans le guide 70. Ceci permet de réaliser une cavité optique au-dessus du guide qui concentre le champ électromagnétique sur le détecteur bolométrique et augmente ainsi le couplage entre le guide et le détecteur. Est ensuite réalisée une étape de gravure, grâce à laquelle les bolomètres sont séparés les uns des autres. Ainsi, des espaces libres 91 sont ménagés entre deux bolomètres adjacents.  Preferably, the thickness of this layer 90 corresponds substantially to a quarter of the wavelength of the light transported in the guide 70. This makes it possible to produce an optical cavity above the guide which concentrates the electromagnetic field on the bolometric detector. and thus increases the coupling between the guide and the detector. An etching step is then performed, whereby the bolometers are separated from one another. Thus, free spaces 91 are formed between two adjacent bolometers.
La figure 5f illustre les étapes de dépôt de deux couches successives sur la couche sacrificielle 90.  FIG. 5f illustrates the deposition steps of two successive layers on the sacrificial layer 90.
La première couche déposée 92 est une couche métallique et constitue le réflecteur du bolomètre 72 présent au-dessus du guide 70 et du bolomètre de référence 72R.  The first deposited layer 92 is a metal layer and constitutes the reflector of the bolometer 72 present above the guide 70 and the reference bolometer 72R.
La deuxième couche 93 est prévue pour assurer la stabilité thermique et/ou la passivation du réflecteur. Cette couche peut être omise.  The second layer 93 is provided to ensure the thermal stability and / or passivation of the reflector. This layer can be omitted.
La couche 92 peut notamment être réalisée en Ti, TiN, Pt, Al, Pd, Ni ou encore NiCr. Cette couche 92 peut notamment être déposée par pulvérisation cathodique ou encore par décomposition thermique (LPCVD) ou plasma (PECVD). Son épaisseur est typiquement comprise entre 0,005 pm et 1 μιτι. The layer 92 may especially be made of Ti, TiN, Pt, Al, Pd, Ni or NiCr. This layer 92 may in particular be deposited by cathodic sputtering or by thermal decomposition (LPCVD) or plasma (PECVD). Its thickness is typically between 0.005 μm and 1 μm.
Les couches 92 et 93 peuvent être utilisées pour réaliser l'encapsulation sous vide de chacun des bolomètres. Elles entourent alors complètement chaque bolomètre et ces couches seront hermétiques.  The layers 92 and 93 can be used to carry out the vacuum encapsulation of each of the bolometers. They then completely surround each bolometer and these layers will be sealed.
Il convient ensuite de retirer les couches sacrificielles 77 et 90 pour libérer les bolomètres.  It is then necessary to remove the sacrificial layers 77 and 90 to release the bolometers.
Ainsi, un évent 94 est réalisé à travers les couches 92 et 93. Thus, a vent 94 is made through layers 92 and 93.
Cet évent est obtenu en déposant une couche sacrificielle sur l'ensemble de la structure illustrée à la figure 5f et en la gravant par plasma. This vent is obtained by depositing a sacrificial layer on the assembly of the structure illustrated in FIG. 5f and etching it by plasma.
Les couches sacrificielles 77 et 90 peuvent alors être retirées, également en utilisant une technique de gravure par plasma radiofréquence ou microonde.  The sacrificial layers 77 and 90 can then be removed, also using a radiofrequency or microwave plasma etching technique.
La figure 5g illustre la dernière étape du procédé de réalisation selon l'invention qui consiste à déposer au moins une couche 95, de manière à encapsuler sous vide et individuellement chacun des bolomètres réalisés sur le substrat 7.  FIG. 5g illustrates the last step of the production method according to the invention which consists in depositing at least one layer 95, so as to encapsulate under vacuum and individually each of the bolometers made on the substrate 7.
La figure 5h est une vue du dispositif illustré à la figure 5g mais dans un plan parallèle à la direction dans laquelle s'étend le guide d'onde 70.  FIG. 5h is a view of the device illustrated in FIG. 5g but in a plane parallel to the direction in which the waveguide 70 extends.
Elle montre que la couche 92 peut être directement en contact avec la couche 71 ou encore en contact avec le guide d'onde.  It shows that the layer 92 can be in direct contact with the layer 71 or in contact with the waveguide.
Ainsi, dans le détecteur spectroscopique obtenu à partir du procédé qui vient d'être décrit, chaque bolomètre est mis individuellement sous vide. Chaque boîtier étanche 96 formé autour d'un bolomètre comporte un réflecteur dans sa partie supérieure.  Thus, in the spectroscopic detector obtained from the method which has just been described, each bolometer is individually put under vacuum. Each waterproof housing 96 formed around a bolometer has a reflector in its upper part.
Les détecteurs obtenus présentent de nombreux avantages. The detectors obtained have many advantages.
Tout d'abord, comme pour le détecteur illustré à la figure 4, l'ensemble des guides d'onde et des bolomètres peut être réalisé sur un même substrat. Ceci simplifie considérablement sa fabrication. Par ailleurs, chaque bolomètre est associé à un réflecteur, ce qui permet d'accroître la sensibilité du dispositif. First of all, as for the detector illustrated in FIG. 4, all of the waveguides and bolometers can be made on the same substrate. This greatly simplifies its manufacture. Moreover, each bolometer is associated with a reflector, which increases the sensitivity of the device.
Enfin, les performances du détecteur ne sont pas affectées par la flèche qui peut survenir, du fait de la mise sous vide des boîtiers.  Finally, the performance of the detector is not affected by the arrow that can occur, because of the evacuation of the housings.
En effet, cette flèche est relativement peu importante du fait de la taille réduite des boîtiers. Par ailleurs, elle est sensiblement la même pour tous les bolomètres et la qualité de la mesure n'en est donc pas affectée.  Indeed, this arrow is relatively small because of the small size of the housings. Moreover, it is substantially the same for all bolometers and the quality of the measurement is therefore not affected.
Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée.  The reference signs inserted after the technical characteristics appearing in the claims are only intended to facilitate understanding of the latter and can not limit its scope.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication d'un détecteur spectroscopique comportant les étapes suivantes dans lesquelles : 1. A method of manufacturing a spectroscopic detector comprising the following steps wherein:
- on réalise un guide d'onde (10, 70) sur un substrat (7), le guide d'onde présentant une face d'entrée (100, 700) destinée à être reliée à une source électromagnétique notamment infrarouge, et un miroir (101 , 701 ) sur la face opposée, pour créer une onde stationnaire au sein du guide d'onde ;  a waveguide (10, 70) is produced on a substrate (7), the waveguide having an input face (100, 700) intended to be connected to an electromagnetic source, especially an infrared source, and a mirror (101, 701) on the opposite side, to create a standing wave within the waveguide;
- on réalise des moyens de prélèvement (15, 702 à 705) d'une partie de l'onde électromagnétique entre la face d'entrée et le miroir ;  - The sampling means (15, 702 to 705) of a portion of the electromagnetic wave between the input face and the mirror;
- on réalise sur ledit substrat (7), une pluralité de bolomètres (14, 72 à 75) à membrane suspendue destinés à délivrer un signal électrique fonction de l'intensité locale de l'onde électromagnétique, chaque membrane étant espacée du guide d'onde par des points d'ancrage (42) sur le substrat (7).  a plurality of suspended diaphragm bolometers (14, 72 to 75) are provided on said substrate (7) intended to deliver an electrical signal which is a function of the local intensity of the electromagnetic wave, each membrane being spaced from the guide of wave by anchor points (42) on the substrate (7).
2. Détecteur spectroscopique comprenant : A spectroscopic detector comprising:
- au moins un guide d'onde (10, 70) disposé sur un substrat (7) et présentant une face d'entrée (100, 700) destinée à être reliée à une source électromagnétique notamment infrarouge, et un miroir (101 , 701 ) sur la face opposée, pour créer une onde stationnaire au sein du guide d'onde, et  at least one waveguide (10, 70) disposed on a substrate (7) and having an input face (100, 700) intended to be connected to an electromagnetic source, especially an infrared source, and a mirror (101, 701 ) on the opposite side, to create a standing wave within the waveguide, and
- des moyens de détection de rayonnement électromagnétique, délivrant un signal électrique fonction de l'intensité locale de l'onde électromagnétique,  means for detecting electromagnetic radiation, delivering an electrical signal which is a function of the local intensity of the electromagnetic wave,
caractérisé en ce que lesdits moyens de détection sont des bolomètres (14, 72 à 75) à membrane suspendue, répartis entre la face d'entrée et le miroir, chaque membrane desdits détecteurs thermiques étant espacée dudit au moins un guide d'onde par des points d'ancrage (42) sur ledit substrat (7), et en ce que des moyens de prélèvement (15, 702 à 705) d'une partie de l'onde électromagnétique sont prévus entre la face d'entrée et le miroir. characterized in that said detection means are suspended membrane bolometers (14, 72 to 75) distributed between the input face and the mirror, each membrane of said thermal detectors being spaced from said at least one waveguide by anchoring points (42) on said substrate (7), and in that sampling means (15, 702 to 705) of a portion of the electromagnetic wave are provided between the input face and the mirror.
3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de prélèvement sont réalisés à la surface du guide d'onde. 3. Detector according to claim 2, characterized in that said sampling means are formed on the surface of the waveguide.
4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de prélèvement sont constitués par des plots disposés sur la surface du guide d'onde et réalisés en un matériau d'indice différent de celui du milieu environnant ou du guide d'onde. 4. Detector according to claim 3, characterized in that said sampling means are constituted by pads arranged on the surface of the waveguide and made of a material of index different from that of the surrounding medium or the waveguide .
5. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de prélèvement sont des ruptures de continuité réalisées à la surface du guide d'onde. 5. Detector according to claim 3, characterized in that said sampling means are discontinuity of continuity formed on the surface of the waveguide.
6. Détecteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte également un capot pour permettre la mise sous vide des bolomètres. 6. Detector according to one of claims 2 to 5, characterized in that it also comprises a cover to allow the evacuation of the bolometers.
7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capot (8) est commun à tous les bolomètres (72 à 75). 7. Detector according to claim 6, characterized in that the cover (8) is common to all bolometers (72 to 75).
8. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capot est constitué d'une pluralité de capots individuels (96), destinés chacun à un bolomètre. 8. Detector according to claim 6, characterized in that the cover consists of a plurality of individual covers (96), each for a bolometer.
9. Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque capot individuel (96) comporte un réflecteur destiné au bolomètre qu'il recouvre. 9. Detector according to claim 8, characterized in that each individual cap (96) comprises a reflector for the bolometer it covers.
10. Détecteur spectroscopique comportant une pluralité de détecteurs selon l'une des revendications 2 à 9, disposés pour former une matrice. 10. spectroscopic detector comprising a plurality of detectors according to one of claims 2 to 9, arranged to form a matrix.
1 1 . Détecteur de gaz comprenant un détecteur spectroscopique selon l'une des revendications 2 à 10. 1 1. Gas detector comprising a spectroscopic detector according to one of Claims 2 to 10.
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