FR3037144A1 - - Google Patents
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Abstract
Un procédé permettant de fabriquer un dispositif informatique optique utilisant un élément informatique intégré à base de cristal photonique est décrit. Le procédé comprend la sélection d'une structure de cristal photonique avec une suite de conception stockée sur un support non transitoire lisible par ordinateur et obtenant un spectre de transmission pour le cristal photonique sélectionné. En outre, le procédé comprend la détermination d'un pouvoir prédictif d'un élément informatique intégré à base de cristal photonique pour une caractéristique d'un échantillon utilisant le spectre de transmission et une base de données spectrale. Et l'ajustement du spectre de transmission afin d'améliorer un pouvoir prédictif de l'élément informatique intégré à base de cristal photonique pour la mesure d'une caractéristique d'un échantillon sous analyse. Mais également, la fabrication d'une structure de cristal photonique pour l'élément informatique intégré à base de cristal photonique à base de cristal photonique lorsque le pouvoir prédictif dépasse un seuil présélectionné.
Description
PROCÉDÉS ET SYSTÈMES UTILISANT DES ÉLÉMENTS INFORMATIQUES INTÉGRÉS À BASE DE CRISTAL PHOTONIQUE HISTORIQUE [0001] Les dispositifs informatiques optiques, également généralement appelés des « dispositifs opticoanalytiques », peuvent être utilisés pour analyser et surveiller les propriétés d'une substance en temps réel. De tels dispositifs informatiques optiques utiliseront souvent un élément de traitement qui interagit optiquement avec la substance afin de déterminer des valeurs quantitatives et/ou qualitatives d'une ou de plusieurs propriétés physiques ou chimiques d'une substance. L'élément de traitement peut comprendre des éléments interférants multicouches conçus pour fonctionner sur un continuum de longueur d'onde dans le spectre électromagnétique en partant de l'UV jusqu'aux fourchettes infrarouge moyenne (MIR), ou un quelconque sous-ensemble de cette région. Un type d'élément de traitement est un noyau d'élément informatique intégré (ICE), également appelé un élément optique multivariable (MOE). Le rayonnement électromagnétique qui interagit optiquement avec VICE est modifié pour être lisible par un détecteur, de sorte qu'une sortie du détecteur peut être corrélée à la propriété physique ou chimique de la substance qui est analysée. [0002] Des éléments à base d'interférence optique multicouches démontrent des inefficacités dans la transmission optique aux longueurs d'ondes d'intérêt. Mais également, les éléments à base d'interférence optique multicouches démontrent des transmissions à des longueurs d'ondes dans lesquelles un blocage complet (zéro transmission) est souhaitable. En outre, la résolution spectrale des éléments à base d'interférences optiques multicouches peut être sous optimale en raison des irrégularités au niveau des limites entre les couches adjacentes et les erreurs de fabrication de l'épaisseur de la couche. Lés facteurs délétères s'associent pour réduire la précision et le pouvoir prédictif de PICE provenant de l'élément à base d'interférence optiques multicouches BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0003] Les figures suivantes sont présentées pour illustrer certains aspects de la présente divulgation, et ne doivent pas être considérées comme des modes de réalisation exclusifs. L'objet de l'invention décrit peut subir de considérables modifications; altérations, combinaisons et des équivalents dans la forme et la fonction, comme il sera évident aux spécialistes du domaine qui bénéficient de cette description. 1 3037144 [0004] La FIG.
1 A illustre une structure de cristal photonique comprenant un substrat en 3D pour une utilisation dans un élément informatique intégré (ICE). [0005] La FIG.
1B illustre une structure de cristal photonique comprenant un substrat en 3D pour une utilisation comme un ICE. 5 [0006] La FIG.
1C illustre une structure de cristal photonique comprenant un substrat en 2D pour une utilisation comme un ICE. [0007] La FIG.
1D illustre une configuration optique pour une structure de cristal photonique comprenant un substrat en 3D pour une utilisation comme un ICE. [0008] La FIG. 2 illustre un dispositif informatique optique comprenant un ICE 10 ayant une structure de cristal photonique. [0009] La FIG.
3A illustre un spectre de transmission dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de cristal photonique. [0010] La FIG.
3B illustre un spectre de transmission dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de cristal photonique. 15 [0011] La FIG.
3C illustre un spectre de transmission dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de cristal photonique. [0012] La FIG.
4A illustre un spectre de transmission, comprenant deux pics de transmission, dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de cristal photonique. [0013] La FIG.
4B illustre un spectre de transmission, comprenant deux pics de 20 transmission, dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de cristal photonique. [0014] La FIG. 5 illustre un graphique comprenant un spectre de transmission provenant d'un ICE à base de cristal photonique et un élément d'interférence multicouches. [0015] La FIG. 6 illustre un organigramme comprenant les étapes dans un procédé de fabrication d'un dispositif informatique optique comprenant un ICE à base de cristal 25 photonique. [0016] La FIG. 7 illustre un organigramme comprenant les étapes dans un procédé de fabrication d'un dispositif informatique optique comprenant un ICE à base de cristal photonique. [0017] La FIG. 8 est un système de forage configuré pour utiliser un capteur 30 optique permettant de modifier un paramètre ou une configuration de forage dans une opération de mesure pendant le forage (MWD) et une opération de diagraphie en cours de forage (LWD). [0018] La FIG. 9 est un système câblé configuré pour utiliser un capteur optique lors du test de la formation et de l'échantillonnage. 2 3037144 [0019] Dans les figures, les éléments qui ont les mêmes références numériques ou des références semblables se réfèrent à la même fonction ou à une fonction semblable, ou étape, sauf en cas d'indication contraire.
5 DESCRIPTION DETAILLÉE [0020] La présente divulgation concerne la fabrication et l'utilisation de dispositif informatique optique et, plus particulièrement, la fabrication et l'utilisation de structures de 10 cristaux photoniques permettant de générer des éléments optiques précis pour une utilisation dans des dispositifs informatiques optiques. La présente divulgation facilite la conception, la fabrication et la livraison de dispositifs informatiques optiques précis comprenant des éléments informatiques optiques (ICE) à base de cristal photonique (PhC). Dans certains modes de réalisation, conformément à la présente divulgation, un ICE peut également être 15 appelé un élément informatique optique multivariable (MOE). Les ICE à base de PhC, tels qu'ils sont divulgués ici, fonctionnent avec un pouvoir prédictif plus élevé comparativement aux dispositifs comprenant seulement des éléments d'interférence multicouches. [0021] Le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC peut être déterminé en mesurant ou en estimant un écart type de calibration (SEC), dans lequel les valeurs obtenues 20 avec l'ICE à base de PhC sont comparées à des valeurs réelles dans le jeu d'échantillons calibré. Par conséquent, plus faible est le SEC, plus grand sera la pouvoir prédictif de l'ICE à base de PhC. Dans certains modes de réalisation, le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC est déterminé en mesurant la sensibilité de l'ICE à base de PhC. La sensibilité peut être proportionnelle à une pente dans une courbe mesurée. Dans certains modes de réalisation, la 25 courbe de mesure concerne une amplitude des caractéristiques souhaitées qui doit être mesurée par rapport à un signal obtenu par un ICE à base de PhC. Une sensibilité plus élevée est généralement associée à un pouvoir prédictif plus élevé de l'ICE à base de PhC. Dans certains modes de réalisation, le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC peut être proportionnel au rapport signal sur bruit (SNR) provenant d'un ICE à base de PhC. Par 30 conséquent, un SNR plus élevé peut être associé à un pouvoir prédictif plus élevé de l'ICE à base de PhC. Plus généralement, les modes de réalisation conformes à la présente divulgation peuvent comporter une fonction de mérite combinant un SEC, une sensibilité et un SNR comme une indication du pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC. 3 3037144 [0022] Des modes de réalisation dans cette divulgation diffèrent des tentatives précédemment divulguées de conception d'un ICE en utilisant un cristal photonique en 2D ou supérieur (par ex., 3D). Un cristal photonique en 2D ou supérieur comporte une bande interdite photonique complète dans laquelle certaines longueurs d'onde de la lumière ne se 5 transmettent pas, et comporte également des modes résonnant, c.-à-d., des pics de transmission à bande étroite. Ce type de conception peut atteindre de très grandes sensibilités parce qu'il peut complètement bloquer les signaux inutiles et transmettre seulement des informations pertinentes concernant l'analyte qui peuvent être contenues dans plusieurs bandes étroites de longueur d'onde à travers la fourchette de longueur d'onde d'intérêt. 10 [0023] Tel qu'il est utilisé ici, le terme « caractéristique » décrit une propriété chimique, mécanique ou physique d'une substance. Une caractéristique d'une substance peut comprendre une valeur quantitative ou qualitative d'un ou de plusieurs constituants ou composés chimiques présents dans celui-ci ou une quelconque propriété physique associée à celle-ci. De tels composants et composés chimiques peuvent être appelés ici des « analytes ».
15 Des caractéristiques illustratives d'une substance qui peuvent être surveillées avec les dispositifs informatiques optiques décrits ici peuvent comprendre, par ex., la composition chimique (par ex., l'identité et la concentration totale ou des composants individuels), la présence en phase (par ex., gaz, pétrole, eau, etc.), le contenu en impuretés, le pH, l'alcalinité, la viscosité, la densité, la force ionique, les solides totaux dissous, le contenu en sel (par ex., 20 la salinité), la porosité, l'opacité, le contenu en bactéries, la dureté totale, des combinaisons de ceux-ci, l'état de la matière (solide, liquide, gaz, émulsion, des mélanges de ceux-ci, etc.), etc. [0024] Tel qu'il est utilisé ici, le terme « rayonnement électromagnétique » décrit des ondes radio, un rayonnement micro-onde, un rayonnement infrarouge ou du proche infrarouge, la lumière visible, la lumière ultraviolette, les rayons X, le rayonnement gamma. 25 [0025] Tel qu'il est utilisé ici, le terme « dispositif informatique optique » décrit un dispositif optique qui est configuré pour recevoir une entrée de rayonnement électromagnétique associée à une substance et pour produire une sortie de rayonnement électromagnétique à partir d'un élément de traitement placé à l'intérieur du dispositif informatique optique. L'élément de traitement optique peut être, par ex., un élément 30 informatique intégré (ICE), également appelé un élément optique multivariable (MOE). Le rayonnement électromagnétique qui interagit optiquement avec l'élément de traitement est modifié pour être lisible par un détecteur, de sorte qu'une sortie du détecteur puisse être corrélée à une propriété donnée de la substance. La sortie de rayonnement électromagnétique à partir de l'élément de traitement peut être un rayonnement électromagnétique réfléchi, un 4 3037144 rayonnement électromagnétique transmis et/ou un rayonnement électromagnétique dispersé. Le fait que le détecteur analyse ou non le rayonnement électromagnétique réfléchi, transmis ou dispersé peut être dicté par les paramètres structuraux du dispositif informatique optique aussi bien que par d'autres considérations connues des spécialistes du domaine. En outre, 5 l'émission et/ou la diffraction du fluide, par ex., par fluorescence, luminescence, par diffraction Raman, Mie et/ou Raleigh, peut également être surveillée par les dispositifs informatiques optiques. [0026] Tel qu'il est utilisé ici, le terme « interaction optique » ou des variations de celui-ci décrit la réflexion, la transmission, la dispersion, la diffraction, l'absorption du 10 rayonnement électromagnétique sur, à travers ou depuis un ou plusieurs éléments de traitement (c.-à-dire., des composants ICE ou MOE) ou une substance qui est analysée par les éléments de traitement. Par conséquent, la lumière à interaction optique décrit le rayonnement électromagnétique qui a été réfléchi, transmis, dispersé, diffracté ou absorbé par, émis, re-rayonnée, par ex., à l'aide d'un élément de traitement, mais peut également 15 s'appliquer à l'interaction avec une substance. [0027] Les modes de réalisation divulgués ici comprennent des procédés de fabrication d'une structure de cristal photonique en deux dimensions (2D) ou en trois dimensions (3D) qui procure une réponse de motif spectral souhaitable permettant de mesurer une propriété physico-chimique (c.-à-d., une caractéristique) d'une substance qui est analysée.
20 Dans certains modes de réalisation, des étapes dans une étape de conception procurent un ICE approprié choisi selon une estimation de son pouvoir prédictif. Certains modes de réalisation comprennent l'obtention d'une réponse de motif spectral souhaité pour l'ICE, et la détermination d'une structure de cristal photonique choisie qui procure la réponse du motif spectral souhaité. 25 [0028] Des systèmes et des procédés divulgués ici peuvent être appropriés pour concevoir et fabriquer des composants ICE pour une utilisation dans l'industrie du gaz et du pétrole. Il sera cependant compris que les divers systèmes et procédés divulgués sont également applicables à la conception et à la fabrication des composants ICE pour une utilisation dans d'autres domaines technologiques comprenant, sans limitation, l'industrie 30 alimentaire et pharmaceutique, les applications industrielles, les industries minières, ou un quelconque domaine dans lequel il est avantageux de déterminer, en temps réel ou en temps quasi réel, une caractéristique d'une substance donnée. [0029] Il a été démontré que le pouvoir prédictif d'un ICE en termes de sa précision à déterminer une caractéristique physique ou chimique d'intérêt dépend de la 5 3037144 capacité de l'ICE à bloquer une partie choisie du spectre, et de transmettre efficacement une partie différente du spectre. La fourchette de transmission englobant la vitesse de transmission la plus élevée («tm») et la vitesse de transmission la plus faible («to ») constitue la transmission de « fourchette dynamique » de l'ICE. D'autres paramètres pertinents pour le 5 pouvoir prédictif de l'ICE comprennent sa résolution spectrale. La résolution spectrale peut être déterminée par la largeur spectrale d'une partie à passe-bande étroite du spectre de transmission de l'ICE. Lorsque la totalité du spectre de transmission ICE peut ,comprendre une large fourchette d'une longueur d'onde « /o » vers une longueur d'onde 'J'in,' au moins dans une partie du spectre, un ICE à base de cristal photonique, divulgué ici peut, de façon 10 souhaitable, avoir une passe-bande très étroite. Dans certains modes de réalisation /o peut se trouver à l'extrémité inférieure de la région du proche infra-rouge (NIR) (750 à 800 nm) et 1m peut être à l'extrémité supérieure de la région NIR (2000 à 2500 nm), et une passe-bande étroite produite par un ICE à base de cristal photonique peut être aussi basse que 1 nm ou même inférieur (0,5 nm, ou inférieur). 15 [0030] Dans certains modes de réalisation, les ICE à base de PhC démontrant un SEC de 10 % ou moins, par ex., peuvent être considérés comme « prédictifs », dans une échelle dans laquelle un SEC de 100 % est parfaitement « non-prédictif » et un SEC de 0 % est parfaitement « prédictif ». De la même façon, les ICE à base de cristal, photonique démontrant un SEC supérieur à 2,00 peuvent être considérés comme étant « non-prédictif » 20 Dans d'autres modes de réalisation, les valeurs SEC ainsi obtenues qui déterminent si un ICE à base de PhC est prédictif ou non, peuvent être supérieurs ou inférieurs à 2,00, sans s'écarter de la portée de la divulgation. Ces ICE à base de PhC qui sont considérés comme étant non-prédictifs peuvent être éliminés de la considération soit par l'opérateur soit par des instructions logicielles exécutées par une suite de conception, qui peut comprendre un 25 logiciel stocké sur un support lisible par ordinateur contenant des instructions de programme configurées pour être exécutées par un ou plusieurs processeurs du système informatique. [0031] Un logiciel de programme informatique de fabrication peut également être stocké sur un support lisible par ordinateur contenant des instructions de programme configurées pour être exécutées par l'un ou plusieurs des processeurs d'un système 30 informatique. Le programme informatique de fabrication peut être configuré pour recevoir ou, par ailleurs, télécharger les spécifications pour un ICE basé sur un cristal photonique choisi tel qu'elles sont générées par la suite de conception et par la création physique d'un ICE à base de PhC correspondant. Dans certains modes de réalisation, le programme informatique de fabrication peut également contenir une partie du même code utilisé par la 6 3037144 suite de conception de sorte qu'ils soient capables de mesurer et de rapporter les signaux du spectre de transmission des étapes de fabrication qui n'ont pas encore été réalisées afin de compenser une quelconque erreur de fabrication. [0032] Dans certains modes de réalisation, un procédé comprend la sélection 5 d'une structure PhC avec une suite de conception stockée sur un support non-transitoire lisible par ordinateur, l'obtention d'un spectre de transmission pour le PhC choisi et la détermination d'un pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC pour une caractéristique d'un échantillon avec le spectre de transmission et des spectres de bases de données pour les échantillons calibrés. Le procédé peut également comprendre l'ajustement du spectre de 10 transmission afin d'améliorer le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC, et la fabrication d'une structure PhC qui doit être incorporée dans l'ICE à base de PhC lorsque le pouvoir prédictif se trouve au-dessus du seuil présélectionné. [0033] Dans d'autres modes de réalisation, un procédé comprend la sélection d'un spectre de transmission souhaité pour un ICE, l'identification d'une structure PhC ayant un 15 spectre de transmission comparable au spectre de transmission souhaité, et la détermination du pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC pour une caractéristique d'un échantillon avec le spectre de transmission et une base de données de spectres pour les échantillons calibrés. Le procédé peut également comprendre l'ajustement du spectre de transmission de la structure PhC afin d'améliorer un pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC, et la fabrication d'une 20 structure PhC pour l'ICE à base de PhC lorsque le pouvoir prédictif est au-dessus d'un seuil présélectionné. [0034] Dans encore d'autres modes de réalisation, un ICE comprend une structure PhC ayant un côté d'une entrée optique configuré pour recevoir une lumière qui a interagit et un côté de sortie optique configuré pour recevoir une sortie optique. Le PhC comprend un 25 milieu ayant un premier indice de réfraction et un substrat intégré au milieu, le substrat ayant un deuxième indice de réfraction et au moins une caractéristique géométrique. Dans certains modes de réalisation, l'au moins une caractéristique géométrique est choisie en fonction du spectre de sortie provenant du côté de la sortie optique. En outre, selon certains modes de réalisation, la sortie optique a une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière 30 qui a interagit est un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. [0035] Les caractéristiques et les avantages de la présente divulgation seront facilement apparents aux spécialistes du domaine lors de la lecture de la description et des modes de réalisation préférés suivants. 7 3037144 [0036] Les FIG.
1A-1D illustrent différentes configurations d'une structure PhC, selon des modes de réalisation conformes à la présente divulgation. La structure PhC conforme à certains modes de réalisation peut comprendre un PhC d'une dimensionnalité supérieure à 1, tel qu'une structure en 2 dimensions (2D) ou une structure en 3 dimensions 5 (3D). Un PhC fonctionne comme l'analogue optique d'un matériau semi-conducteur pour une conduction électrique. Les atomes et les molécules dans un matériau semi-conducteur sont remplacés par des caractéristiques géométriques formées avec des matériaux ayant des constantes diélectriques choisies (indice de réfraction complexe du matériau). Dans les structures PhC, le potentiel périodique d'un cristal semi-conducteur est remplacé par une 10 fonction diélectrique périodique sur une géométrie choisie. La réfraction de la lumière à partir de divers interfaces dans la géométrie choisie à l'intérieur du PhC produit une bande interdite photonique pour des modes de propagation de la lumière presque de la même façon qu'une bande interdite de conduction pour les porteurs de charges est formée dans un semiconducteur. Une bande interdite photonique empêche certaines fréquences de la lumière de 15 se propager dans certaines directions. Des exemples de cristaux photoniques en 3D sont illustrés dans les FIG.
1A-1D, décrites en détail ci-dessous.
100371 Un ICE à base de PhC conforme aux modes de réalisation illustrés dans les Fig.
1A-1D comprend une structure PhC ayant au moins un côté d'une entrée optique configuré pour recevoir une entrée optique (par ex., il, i2, i3), tel que le démontre la FIG.
1B, 20 et au moins un côté de sortie optique configuré pour recevoir une sortie optique (par ex., ol , o2, o3), tel que le démontre la FIG.
1B. L'entrée optique il représente l'entrée d'un rayonnement électromagnétique incident, et la sortie optique o/ représente la sortie du rayonnement électromagnétique transmis correspondant à il. Les entrées optiques i2 et i3 et les sorties optiques o2 et o3 sont, de la même façon, apparentées les unes aux autres. 25 [0038] Comme le démontre les FIG.
1B-1D, une structure PhC peut comprendre un milieu ayant un premier indice de réfraction (n1), et un substrat intégré dans le milieu, le substrat ayant un deuxième indice de réfraction (n2) et au moins une caractéristique géométrique. L'au moins une caractéristique géométrique est choisie en fonction d'un spectre de sortie provenant du côté de la sortie optique. Par exemple, dans certains modes de 30 réalisation, le spectre optique est tel que la sortie optique a une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière qui a interagit et un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. À cet égard, le produit scalaire peut comprendre une direction et une amplitude du schéma spectral de propagation de la lumière qui a interagi avec la structure PhC (voir la FIG.
1A). Le produit scalaire peut comprendre 8 3037144 un vecteur formé avec la composition spectrale de la lumière qui a interagit et le vecteur de régression. Plus généralement, le spectre de sortie est un spectre de transmission pour un rayonnement électromagnétique transmis à partir du côté d'une entrée optique vers le côté de sortie optique, et peut être dépendant de la direction de la propagation du rayonnement 5 électromagnétique à travers la structure PhC. Dans certains modes de réalisation, pour une direction prédéterminée de propagation du rayonnement qui a interagit dans la structure PhC, le spectre optique de sortie est tel que la sortie optique a une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière qui a interagie se propageant le long d'une direction prédéterminée et un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous 10 analyse. [0039] La FIG.
1 A illustre une configuration optique 150 pour une structure PhC comprenant un substrat en 3D 101A pour une utilisation dans un ICE. Dans la FIG.
1A, un système de coordonnées Cartésiennes comprenant trois axes mutuellement orthogonaux X, Y et Z est représenté dans un but illustratif seulement. Aucune limite à la portée de la présente 15 divulgation ne doit être interprétée à partir du choix spécifique des axes de référence X, Y et Z. Tout au long de cette divulgation, la même orientation sera assumée pour la trame de référence, sauf en cas d'indication contraire. La configuration optique 150 comprend une entrée optique 106 est l'une quelconque des sorties optiques 110a, 110b, 110c et 110d (ci-après collectivement appelées sorties optiques 110). Par conséquent, le côté de l'entrée 20 optique dans un substrat en 3D 101A peut être à l'opposé du côté de la sortie optique (sortie optique 110a) ou orthogonal aux côtés de la sortie optique (sorties optiques 110b et 110c). Dans certains modes de réalisation, le côté de l'entrée optique et le côté de la sortie optique du PhC peuvent être les mêmes (c.-à-d., pour la sortie optique 110d). Alors que la sortie optique 110d est illustrée à un angle relativement à l'entrée optique 106, il est compris que la sortie 25 optique 110d peut être parallèle à l'entrée optique 106 (mais dans la direction opposée). Par conséquent, la sortie optique 110d peut former un angle aigu relativement à la direction de l'entrée optique 106. [0040] Un ICE à base de PhC, tel qu'il est utilisé dans certains modes de réalisation divulgués ici, peut comprendre un, deux ou plusieurs sorties optiques 110a, 110b, 30 110c et 110d. À cet égard, le substrat PhC 101A peut être configuré pour procurer des sorties optiques 110a, 110b, 110c et 110d, chacune ayant des propriétés spectrales différentes. [0041] La FIG.
1B illustre une structure PhC 100 comprenant un substrat en 3D 101B pour une utilisation dans un ICE à base de PhC, tel qu'il est divulgué ici. Le substrat 101B comprend une pluralité de blocs de matériau diélectrique placée en une structure en 3 9 3037144 dimensions (3D) ayant une symétrie le long de deux axes sensiblement orthogonaux (par ex., Y et Z). Les blocs diélectriques dans le substrat 101B ont un diamètre de bloc 'w0', et sont espacés en parallèle par une distance `il'. Selon certains modes de réalisation, un deuxième réseau de blocs diélectriques parallèles est empilé au-dessus du premier réseau de blocs 5 diélectriques parallèles, le deuxième réseau de blocs diélectriques étant sensiblement perpendiculaire au premier réseau de blocs diélectriques. Par conséquent, cette configuration peut être empilée le long de l'axe des X jusqu'à une épaisseur souhaitée. [0042] La FIG.
1C illustre une structure PhC 100 comprenant un substrat en 2D 101C pour une utilisation dans un ICE à base de PhC, tel qu'il est divulgué ici. Le substrat 10 101C peut définir ou comprendre une pluralité d'ouvertures 107 et 108. Par conséquent, les caractéristiques géométriques dans le substrat 101C comprennent une distance de centre à centre entre au moins deux ouvertures 107 (d0), un diamètre (dl) d'une ouverture 107 choisi à partir d'une pluralité d'ouvertures, et un deuxième diamètre (d2) d'ouverture 108. Mais également, les caractéristiques géométriques dans le substrat 101C peuvent comprendre une 15 distance de centre à centre (d12) entre une ouverture avoisinante 107 et une ouverture 108. Dans certains modes de réalisation, une épaisseur (t, le long de l'axe des Z et non-illustrée dans la FIG.
1C) du substrat en 2D 101C peut être une caractéristique géométrique qui doit être choisie selon les modes de réalisation divulgués ici. [0043] Alors que la forme précise des ouvertures 107 et 108 n'est pas limitante, le 20 substrat 101C comprend des ouvertures circulaires, qui peuvent être simples à former dans une application pratique. En outre, l'ouverture 108 peut comprendre un troisième indice de réfraction (n3) pour le matériau formant une partie interne de l'ouverture 108, selon certains modes de réalisation. [0044] La FIG.
1D illustre une structure PhC 100 comprenant un substrat en 3D 25 101D pour une utilisation dans un ICE à base de PhC, tel qu'il est divulgué ici. Le substrat 101D comprend une pluralité de couches de matériaux empilés de façon adjacente l'un par rapport à l'autre, et chacune de la pluralité des couches de matériaux comprend une pluralité d'ouverture 107 formée dans le substrat. La pluralité d'ouvertures 107 pour chaque couche possède sensiblement la même caractéristique géométrique (par ex., une distance centre à 30 centre de dO et un diamètre dl) déplacée le long du plan de la couche entre les couches adjacentes (par ex., le plan Y-Z). Dans le substrat 101D, l'au moins une caractéristique géométrique comprend une distance (d3) entre les couches adjacentes. [0045] La FIG. 2 illustre un dispositif informatique optique 200 comprenant un ICE à base de PhC 209. Le dispositif informatique optique 200 est capable de différencier le 10 3037144 rayonnement électromagnétique apparenté à une caractéristique d'un échantillon 202 d'un autre rayonnement électromagnétique. Comme le démontre la FIG. 2, une source de rayonnement électromagnétique 201 émet ou génère un rayonnement électromagnétique 204. La source de rayonnement électromagnétique 201 peut être un quelconque dispositif capable 5 d'émettre ou de générer un rayonnement électromagnétique, tel qu'il est défini ici. Dans certains modes de réalisation, la source de rayonnement électromagnétique 201 peut être une ampoule lumineuse, un dispositif électroluminescente (DEL), un laser, un corps noir, un laser de cristal photonique, une source de rayons X, etc. Le rayonnement électromagnétique 204 est orienté vers l'échantillon 202, qui contient un analyte ou une caractéristique d'intérêt 10 souhaitée qui doit être déterminée Le rayonnement électromagnétique 204 interagit optiquement avec l'échantillon 202 et produit un rayonnement à interaction optique 206 (par ex., une lumière qui a interagit avec l'échantillon), dont certains peuvent être des rayonnements électromagnétiques correspondant à une caractéristique ou un analyte d'intérêt et dont certains peuvent être des rayonnements électromagnétiques de fond correspondant à 15 d'autres composants ou caractéristiques de l'échantillon 202. [00461 Alors que le FIG. 2 illustre un rayonnement électromagnétique 204 comme traversant un échantillon 202 pour produire un rayonnement a interaction optique 206, il est également envisagé ici de réfléchir le rayonnement électromagnétique 204 sur l'échantillon 202, ce qui pourrait être nécessaire lorsque l'échantillon 202 est translucide, opaque ou solide.
20 Le fait de faire réfléchir le rayonnement électromagnétique 204 sur l'échantillon 202 génère également un rayonnement à interaction optique 206. Dans certains modes de réalisation, la source de rayonnement électromagnétique 201 peut être totalement omise du dispositif informatique optique 200 et le rayonnement électromagnétique incident peut être dérivé de l'échantillon 202 lui-même. Par ex., diverses substances émettent naturellement des 25 rayonnements électromagnétiques. Par ex., l'échantillon 202 peut être une substance émettant un corps noir configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique sous la forme de chaleur. Dans d'autres modes de réalisation, l'échantillon 202 peut être radioactif ou chimioluminescent et émet ainsi un rayonnement électromagnétique. Dans certains modes de réalisation, l'échantillon 202 peut être une lumière émettant du plasma, tel qu'une torchère ou 30 une flamme provenant de la combustion d'hydrocarbures. Dans encore d'autres modes de réalisation, le rayonnement électromagnétique nécessaire peut être induit de l'échantillon 202 en agissant mécaniquement, magnétiquement, électriquement sur celui-ci, ou des combinaisons de ceux-ci, etc. 11 3037144 [0047] Le rayonnement à interaction optique 206 frappe le dispositif informatique optique 200, qui peut contenir, par ex., un diviseur de faisceau 208. Le diviseur de faisceau 208 peut être configure pour diviser le rayonnement à interaction optique 206 en un premier faisceau de lumière 206a orienté dans un premier canal A et un deuxième faisceau de lumière 5 206b orienté dans un deuxième canal B. Tel qu'il est utilisé ici, le terme « canal » décrit généralement un trajet optique ou un train optique, tel qu'il est connu dans le domaine. Le premier canal A est configuré pour orienter le premier faisceau de lumière 206a vers un ICE à base de PhC 209, ainsi, le premier canal A peut-être caractérisé comme, ou appelé le canal « primaire ». Un ICE à base de PhC 209 comprend une structure PhC 100 ayant un substrat 10 101, tel qu'il est décrit ci-dessus en référence aux FIG.
1A-1C (par ex., substrat 101a, 101b et 101c). Un ICE à base de PhC 209 peut être configure pour produire un rayonnement électromagnétique modifié 210 correspondant à la caractéristique ou l'analyte d'intérêt. En particulier, un ICE à base de PhC peut être configure de sorte que le rayonnement électromagnétique modifié 210 a une amplitude et une direction qui sont proportionnelles aux 15 produits scalaires (par ex., un produit en croix) entre le spectre du rayonnement qui a interagit 206 et un vecteur de régression correspondant à la caractéristique d'intérêt dans l'échantillon 202 sous analyse. [0048] À l'intérieur du canal primaire A, le rayonnement électromagnétique modifié 210 est ultérieurement transmis vers un détecteur 212 pour la quantification. Le 20 détecteur 212 peut être un quelconque dispositif capable de détecter le rayonnement électromagnétique, et peut généralement être caractérisé comme un transducteur optique. Par exemple, le détecteur 212 peut être, sans limitation, un détecteur thermique tel qu'un détecteur thermopile ou photoacoustique, un détecteur semi-conducteur, un détecteur piézoélectrique, un détecteur de dispositif à couplage de charge (CCD), une vidéo ou un 25 détecteur de réseau, un détecteur de division, un détecteur de photons (tel qu'un tube photomultiplicateur), des photodiodes, et/ou des combinaisons de ceux-ci, etc., ou d'autres détecteurs connus des spécialistes du domaine. [0049] Dans certains modes de réalisation, le détecteur 212 est configure pour produire un signal de sortie 213 sous la forme d'un voltage (ou courant) qui correspond à la 30 caractéristique d'intérêt donnée de l'échantillon 202. Dans au moins un mode de réalisation, le signal de sortie 213 et une amplitude de la caractéristique de l'échantillon 202 peuvent être directement proportionnels. De façon plus générale, la relation entre un signal de sortie 213 et l'amplitude de la caractéristique de l'échantillon 202 peut correspondre à une fonction 12 3037144 polynomiale, une fonction exponentielle et/ou une fonction logarithmique, et/ou une combinaison de celles-ci. [0050] Un deuxième faisceau de lumière 206b peut être orienté à l'intérieur du deuxième canal B vers un deuxième détecteur 216. Le deuxième détecteur 216 peut être 5 semblable au premier détecteur 212, et peut être un quelconque dispositif capable de détecter un rayonnement électromagnétique. Sans limitation, le deuxième détecteur 216 peut être utilisé pour détecter les déviations du rayonnement provenant de la source de rayonnement électromagnétique 201 et d'autres facteurs affectant l'échantillon 202 ou le trajet optique dans le rayonnement électromagnétique 204 non-apparenté à la caractéristique d'intérêt. Les 10 déviations rayonnantes indésirables peuvent se produire dans l'intensité de la lumière dans le canal primaire A en raison d'une grande variété de raisons et entraînant des effets négatifs. Ces effets négatifs peuvent être particulièrement préjudiciables pour les mesures prises pendant une durée de temps. Les déviations rayonnantes peuvent comprendre des choses telles que, sans limitation, des fluctuations dans l'intensité lumineuse du rayonnement 15 électromagnétique 204. Elles peuvent également comprendre les fluctuations d'interférence, qui peuvent disperser ou absorber la lumière provenant de l'échantillon 202 lorsqu'il traverse l'espace d'interaction comme c'est le cas lorsqu'une substance étrangère telle que de la poussière ou la saleté est entraînée avec l'échantillon 202 ou qu'elle passe devant la source de rayonnement électromagnétique 201. Les déviations rayonnantes peuvent également 20 comprendre une accumulation de film de matériel sur les fenêtres de l'espace d'interrogation qui réduit la quantité de lumière atteignant le détecteur 216. Sans une compensation adéquate, de telle déviations rayonnantes peuvent entraîner des fausses lectures au niveau du canal primaire A et le signal de sortie 213 ne serait plus principalement apparenté à la caractéristique d'intérêt. 25 [0051] Par conséquent, les modes de réalisation conformes à la présente divulgation compensent les déviations rayonnantes dans le rayonnement à interaction optique 206 qui n'est pas apparenté à la caractéristique d'intérêt dans l'échantillon 202. Afin d'obtenir ceci, un deuxième détecteur 216 est configuré pour générer un signal de compensation 218. Le signal de compensation 218 indique généralement les déviations rayonnantes de la source 30 de rayonnement électromagnétique 201, et peut être utilisé pour normaliser le signal de sortie 213. Par conséquent, le deuxième canal B est généralement caractérisé ou appelé dans le domaine un canal de « référence ». Dans certaines applications, le signal de compensation 218 et le signal de sortie de 213 peuvent être transmis à ou être reçus par un processeur de signal 220 qui est couplé en communication à des détecteurs 212 et 216. Le processeur de 13 3037144 signal 220 peut être un ordinateur comprenant un support non-transitoire lisible par ordinateur et peut être configuré pour combiner informatiquement le signal de compensation 218 avec le signal de sortie 213 afin de normaliser le signal de sortie 213 en présence d'une quelconque variation de déviations rayonnantes détectées par le deuxième détecteur 216.
5 Dans certains modes de réalisation, l'association informatique des signaux de sortie et de compensation 213, 218 peut impliquer le calcul d'un rapport des deux signaux 213, 218 calculant ainsi essentiellement un rapport des canaux primaire et de référence A et B (par ex., A/B). [0052] Dans certains modes de réalisation, le canal de référence B comprend la 10 détection d'une partie du rayonnement qui a interagit 206 avant qu'il ne frappe l'ICE à base de PhC 209. Certains modes de réalisation comprennent des éléments spectralement neutres (par ex., des éléments dont la transmittance, l'absorbance et/ou la réflectance ne varient sensiblement pas avec la longueur d'onde) dans le trajet optique du canal de référence B. Les éléments spectralement neutres qui peuvent être utilisés comme canal de référence B 15 comprennent des filtres à densité neutre ou des diviseurs de faisceau, des masques partiellement transparents, des réflexions Fresnel de la surface frontale, des combinaisons de ceux-ci, ou des composants semblables. [0053] Dans certains modes de réalisation, la concentration de chaque analyte ou la grandeur de chaque caractéristique d'intérêt déterminée à l'aide du dispositif informatique 20 optique 200 peut être fournie à un algorithme exécuté par un processeur de signal 220. L'algorithme peut être configuré pour faire des prédictions sur la façon dont les caractéristiques de l'échantillon 202 changent si les concentrations des analytes sont modifiées les unes par rapport aux autres. Dans certains modes de réalisation, l'algorithme produit une sortie qui est lisible par un opérateur qui peut analyser les résultats et apporter les 25 ajustements appropriés ou poser les actions appropriées, s'il y a lieu, en se basant sur la sortie. [0054] La FIG.
3A illustre un spectre de transmission 300A dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de PhC. Le spectre de transmission 300A comprend une abscisse représentant la longueur d'onde couvrant une fourchette de Ào à .1.m. L'ordonnée dans le spectre de transmission 300A représente une valeur de transmission partant d'une valeur 30 minimale 'à' (par ex., 0 %) à une valeur maximale 'mi' (par ex., 100 %). La fourchette dynamique d'une structure PhC ayant un spectre de transmission 300A est déterminée par to et tin. Dans des modes de réalisation conformes à la présente divulgation, il est souhaitable que la fourchette dynamique soit aussi élevée que possible, ce qui veut dire un rapport de tm/to aussi élevé que souhaitable. 14 3037144 [0055] Le spectre de transmission 300A peut être un point de départ permettant d'analyser un analyte d'intérêt dans l'échantillon. Le spectre de transmission 300A comprend une caractéristique spectrale 302 (par ex., une caractéristique passe-bande) ayant une longueur d'onde centrale, Xc, et une largeur de bande, 8kc. Par conséquent, le spectre de 5 transmission 300A comprend également une « bande d'arrêt » 301. La bande d'arrêt 301 comprend des longueurs d'onde dans lesquels la transmission de la lumière est proche de la valeur minimale to. Dans certains modes de réalisation, le spectre de transmission 300A peut être le résultat d'un PhC en 2D comprenant une ligne de huit ouvertures circulaires, semblable au substrat 101B de la FIG.
1B. 10 [0056] La FIG.
3B illustre un spectre de transmission 300B dans un autre procédé de fabrication d'un ICE à base de PhC. Dans le spectre 300B, une fourchette dynamique de transmission 306 et une longueur d'onde centrale 304 dans la caractéristique spectrale 302 peuvent être arbitrairement ajustées pour améliorer un pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC dans une base de données d'échantillons calibrés. Le SEC, la sensibilité et le SNR 15 correspondants aux spectres de transmission 300B sont ensuite calculés à l'aide de la base de données des échantillons calibrés. À cet égard, la base de données des échantillons calibrés peut comprendre un spectre de transmission pour chacun des échantillons calibrés associé à une valeur « réelle » pour l'amplitude de la caractéristique de l'échantillon correspondant. [0057] La FIG.
3C illustre un spectre de transmission 300C dans un autre procédé 20 de fabrication d'un ICE à base de PhC. Lorsque le pouvoir prédictif estimé avec le spectre 300B augmente (tel qu'il est défini par la fonction mérite), un nouveau spectre de transmissions 300C est choisi. Dans certains modes de réalisation, le spectre de transmission 300C est choisi de sorte qu'un ajustement mineur dans la largeur de bande, fourchette dynamique de transmission 8kf ou longueur d'onde centrale Xf peut réduire le pouvoir 25 prédictif. Un algorithme informatique utilisant la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) est utilisé pour résoudre les équations de Maxwell pour les « cellules » individuelles dans une partition de la structure PhC. La méthode FDTD fait la correspondance avec les conditions limites pour le champ électromagnétique à travers les cellules. La sortie de la FDTD comprend une fonction de transmission de la lumière se 30 propageant à travers le PhC. Le spectre de transmission 300C est saisi dans un algorithme de propagation d'équation électromagnétique FDTD. L'algorithme FDTD prend le spectre de transmission 300C comme cible et modifie, de façon itérative, les caractéristiques 15 3037144 géométriques du PhC pour trouver une structure qui produit un spectre de transmission comparable à 300C à l'intérieur d'une valeur de tolérant choisie. [0058] Certains modes de réalisation utilisent une méthode d'équation de différence pour modifier et stimuler une structure PhC à la place de, ou en sus de, la méthode 5 FDTD. D'autres méthodes qui peuvent être utilisées conformément aux modes de réalisation divulgués ici comprennent une méthode de transfert matriciel, une méthode d'expansion d'onde plane, une méthode d'onde Bloch, etc. [0059] Par conséquent, certains des paramètres que l'algorithme FDTD peut modifier comprennent, sans limitation, le nombre d'ouvertures dans un substrat, le diamètre 10 des ouvertures dans le substrat, l'espacement entre les ouvertures dans le substrat, etc. (par ex., wO, il, dl, d2 et d3, dans les substrats 101B-C des FIG.
1B-1C, respectivement). En outre, l'algorithme FDTD peut ajuster l'indice de réfraction du substrat et l'indice de réfraction du milieu (par ex., nO, n1 et n2 dans les FIG.
1B-1D). La structure PhC ainsi obtenue peut comprendre une première séquence de trou avec un premier diamètre, avec un 15 espace dans la séquence, et une deuxième séquence de trous avec un deuxième diamètre (par ex., plus petit) avec un deuxième espacement. Dans certains modes de réalisation, une caractéristique spectrale unique 308, telle qu'elle est illustrée dans la FIG.
3C peut procurer un ICE à base de PhC suffisamment prédictif qui est simple à fabriquer. Cependant, dans certains modes de réalisation il peut être souhaitable d'introduire de nouvelles caractéristiques 20 spectrales dans le spectre de transmission afin d'obtenir un pouvoir prédictif améliorer de l'ICE à base de PhC. [0060] La FIG.
4A illustre un spectre de transmission 400A, comprenant des pics de transmission 308 et 402, dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de PhC. Le pic de transmission 402 peut être introduit dans le spectre de transmission 400A afin d'améliorer 25 davantage le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC, selon certains modes de réalisation. Lorsqu'une longueur d'onde centrale (?J) et une largeur de bande (3kf) du pic de transmission 308 ont été déterminées, dans certains modes de réalisation un deuxième pic de transmission 402 augmente davantage le pouvoir prédictif de l'ICE à base de PhC. Par conséquent, les procédés conformes à la présente divulgation comprennent des étapes pour l'ajustement d'une 30 fourchette dynamique de transmission 406 par rapport à une bande d'arrêt 401. En outre, les procédés conformes à la présente divulgation comprennent le déplacement d'une longueur d'onde centrale 404 du deuxième pic de transmission 402 afin d'obtenir un spectre de transmission 400B avec un pouvoir prédictif amélioré. En outre, selon certains modes de 16 3037144 réalisation, les procédés conformes à la présente divulgation comprennent des étapes permettant d'ajuster la largeur de bande du pic de transmission 402. [00611 La FIG.
4B illustre un spectre de transmission 400B, comprenant des pics de transmission 308 et 408, dans un procédé de fabrication d'un ICE à base de PhC. Dans 5 certains modes de réalisation, l'introduction d'une deuxième caractéristique spectrale 402 dans le modèle augmente dramatiquement le pouvoir prédictif de l'ICE à base de PhC ainsi obtenu. Par conséquent, une deuxième caractéristique spectrale 402 peut être obtenue avec une longueur d'onde centrale /lb et une largeur d'onde 82b pour un spectre de transmission 400B donnant un pouvoir prédictif améliorer à l'ICE à base de PhC. Par ex., une valeur de 10 sensibilité peut être sensiblement augmentée en comparaison à un spectre de transmission comprenant une caractéristique spectrale unique 308. [00621 La FIG. 5 illustre un graphique 500 comprenant un spectre de transmission 502 provenant d'un ICE à base de PhC et un spectre de transmission 504 provenant d'un élément d'interférence multicouches. Les spectres de transmissions 502 et 504 sont choisis en 15 fonction des propriétés spectrales d'une caractéristique physico-chimique donnée d'une substance sous analyse. Dans certains modes de réalisation, les spectres de transmissions 502 et 504 sont choisis de sorte qu'un signal de détection soit proportionnel à un produit scalaire (par ex., un produit en croix) entre un vecteur spectral d'une lumière qui a interagit et un vecteur de régression linéaire associé à la caractéristique de l'échantillon sous analyse (par 20 ex., la lumière qui a interagit 206, le signal 213 et le détecteur 212, voir la FIG. 2). À cet égard, les spectres de transmission 502 et 504 peuvent être obtenus à partir d'une analyse de régression multivariable comprenant une pluralité d'échantillons calibrés dans une base de données. Par conséquent, les spectres de transmissions 502 et 504 peuvent être une approximation à un spectre calculé théoriquement obtenu par des algorithmes de régression 25 multivariable. [00631 Alors que le spectre de transmission 504 peut correspondre à un ICE ayant un bon pouvoir prédictif, le spectre de transmission 502 peut correspondre à un ICE à base de PhC ayant un pouvoir prédictif encore meilleur. Par ex., la caractéristique spectrale 512 dans le spectre de transmission 502 a un rayon dynamique de transmission plus élevé 532 et une 30 largeur de bande 522 plus étroite que le rayon dynamique de transmission 534 et une largeur de bande 524 de la caractéristique spectrale 514 à partir du spectre de transmission 504. Comme il a été décrit ci-dessus, ces facteurs sont généralement associés à un pouvoir prédictif plus élevé pour une quelconque analyse de régression multivariable. 17 3037144 [0064] La FIG. 6 illustre un organigramme comprenant les étapes dans un procédé 600 de fabrication d'un dispositif informatique optique comprenant un ICE à base de PhC tel qu'il est décrit ici. L'ICE à base de PhC dans le procédé 600 peut comprendre une structure PhC ayant un côté d'une entrée optique configuré pour recevoir une lumière qui a interagit et 5 un côté de sortie optique configuré pour recevoir une sortie optique (par ex., des structures PhC 101A-D, voir les FIG.
1A-D). Le PhC peut également comprendre un milieu ayant un premier indice de réfraction ; et un substrat intégré au milieu, le substrat ayant un deuxième indice de réfraction et au moins une caractéristique géométrique (par ex., les indices de réfraction nl, n2, n3, les caractéristiques géométriques wO, 11, dO, dl, d2, d12 et d3, cf. Les 10 FIG.
1B-1D, et l'épaisseur, t). En outre, dans certains modes de réalisation, l'au moins une caractéristique géométrique est choisie en fonction d'un spectre de sortie provenant du côté de la sortie optique (par ex., le spectre de transmission 300C, 400B et 502, voir les FIG.
3C, 4B et 5). Par conséquent, le spectre de transmission peut comprendre une caractéristique passe-bande (par ex., les caractéristiques passes-bandes 302, 402 et 512 voir les FIG.
3C et les FIG.
15 4B et 5). Dans certains modes de réalisation, la sortie optique a une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière qui a interagit et un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. [0065] Les étapes du procédé 600 peuvent être réalisées au moins partiellement avec un ordinateur comprenant un circuit de processeur exécutant des commandes stockées 20 dans un circuit de mémoire. Lorsque le circuit de processeur exécute les commandes, il amène l'ordinateur à exécuter partiellement ou complètement au moins certaines des étapes du procédé 600. En outre, les modes de réalisation conformes à la présente divulgation peuvent comprendre au moins une, mais pas toutes les étapes illustrées dans la FIG. 6. En outre, dans certains modes de réalisation dans la portée de la présente divulgation, un procédé 25 peut comprendre au moins certaines des étapes de la FIG. 6 exécutées dans une séquence différente, ou même partiellement ou totalement se chevauchant dans le temps. [0066] L'étape 602 comprend la sélection d'une structure PhC. Dans certains modes de réalisation, l'étape 602 comprend la sélection d'un côté de l'entrée optique et d'un côté de la sortie optique de la structure PhC et la sélection d'un milieu PhC ayant un premier 30 indice de réfraction. En outre, dans certains modes de réalisation l'étape 602 comprend la sélection d'au moins une caractéristique géométrique dans le substrat PhC intégrée dans le milieu dans lequel le substrat PhC peut avoir un deuxième indice de réfraction. Dans certains modes de réalisation, l'étape 602 comprend la comparaison d'un spectre de sortie résultant au 18 3037144 niveau du côté de la sortie optique du PhC avec un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. [0067] L'étape 604 comprend l'obtention d'un spectre de transmission pour le PhC choisi. Dans certaines modes de réalisation, l'étape 604 comprend l'utilisation d'un 5 algorithme FDTD de propagation de l'équation électromagnétique afin de déterminer le spectre de transmission d'un rayonnement électromagnétique incident frappant sur le côté de l'entrée optique de la structure PhC. [0068] L'étape 606 comprend la détermination d'un pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC pour une caractéristique de l'échantillon avec le spectre de transmission et une 10 base de données de spectres pour les échantillons calibrés. Dans certains modes de réalisation, l'étape 606 comprend la réalisation d'une analyse de régression multivariable des spectres de transmission pour les échantillons calibrés stockés dans la base de données, en utilisant le spectre de transmission obtenu de la structure PhC. L'étape 606 peut également comprendre l'une quelconque des étapes de recherche d'un SEC, de recherche d'une 15 sensibilité et de recherche d'un SNR utilisant l'analyse de régression multivariable. L'étape 606 peut également comprendre le tri à travers une pluralité de structures PhC générée par une suite de conception basée sur l'erreur de prédiction et le signal. Dans ce mode de réalisation, la pluralité de structures PhC peut être triée en se basant sur leur SEC testé contre des valeurs connues pour la caractéristique ou l'analyte d'intérêt. Par ex., le SEC pour chaque 20 structure de cristal photonique peut être calculé en prenant la racine carrée de la somme des carrés entre les valeurs connues pour l'analyte d'intérêt et les valeurs prédites dérivées du spectre de transmission de la structure de cristal photonique donnée. [0069] L'étape 608 comprend l'ajustement du spectre de transmission afin d'améliorer le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC avec la base de données. Dans 25 certains modes de réalisation, l'étape 608 comprend la réduction d'une erreur de prédiction ou la réduction d'une erreur standard de calibration. En outre, dans certains modes de réalisation l'étape 608 comprend la réduction d'une erreur standard de prédiction, l'augmentation d'une sensibilité ou l'augmentation d'une pente de la courbe de calibration. En outre, dans certains modes de réalisation l'étape 608 comprend également l'augmentation d'un SNR et 30 l'augmentation d'une valeur moyenne de transmission optique testée contre une valeur connue pour la caractéristique d'intérêt. Plus spécifiquement, l'étape 608 peut également comprendre le déplacement d'une longueur d'onde centrale de la passe-bande d'un rayonnement électromagnétique transmis à travers le PhC, l'augmentation d'un rayon dynamique de transmission de la passe bande du rayonnement électromagnétique transmis à travers le PhC 19 3037144 et l'ajustement de la largeur de bande de la passe-bande du rayonnement électromagnétique transmis à travers le PhC. [0070] L'étape 610 comprend la détermination du PhC qui produit le spectre de transmission ajusté. Dans certains modes de réalisation, l'étape 610 comprend l'utilisation 5 d'un algorithme récursif avec l'algorithme FDTD de propagation de l'équation électromagnétique afin de « rétro-construire » la structure PhC à partir d'un spectre de transmission. L'étape 610 peut comprendre l'utilisation d'une suite de conception configurée pour traiter et/ou optimiser une structure de cristal photonique basé sur plusieurs « figures de mérite » ou critères de performance pour l'ICE. De tels critères de performance peuvent 10 comprendre, sans limitation, l'erreur de prédiction minimale, le SEC, l'erreur standard de performance (SEP), la sensitivité, la pente de la courbe de calibration, le SNR et la valeur moyenne de transmission correspondant à une caractéristique ou un analyte d'intérêt donné. Par conséquent, l'étape 610 peut comprendre des paramètres physiques variant dans la structure PhC comme la distance du trou de centre à centre, ou le diamètre du trou, ou une 15 quelconque combinaison des deux, jusqu'à ce que l'une ou plusieurs des structures PhC satisfait un ou plusieurs critères minimaux permettant la prédiction d'un analyte d'intérêt. En fait, une pluralité de structures de cristal photonique peut être choisie dans une première étape, selon ce qui précède. [0071] L'étape 612 comprend la détermination du fait que le pouvoir prédictif de 20 la conception PhC modifiée est suffisant ou non pour les objectifs de mesure de la caractéristique physique ou chimique de la substance sous analyse. Dans certains modes de réalisation, l'étape 612 comprend la détermination du fait que la puissance prédictive a atteint ou non un maximum avec le nombre de caractéristiques spectrales utilisées jusqu'à ce point (par ex., une caractéristique spectrale dans une première itération du procédé 600). Une 25 caractéristique spectrale dans un procédé conforme au procédé 600 peut comprendre une caractéristique de passe-bande, comme il est décrit ici. Lorsque le pouvoir prédictif est suffisant selon l'étape 612, l'étape 614 comprend la fourniture d'une structure PhC selon la conception. Par conséquent, dans certains modes de réalisation, l'étape 614 comprend la formation d'une structure PhC en 2D ou en 3D telle que les structures 101A, 101B et 101C 30 illustrées dans les FIG.
1A-1C. [0072] Lorsque le pouvoir prédictif n'est pas suffisant selon l'étape 612, l'étape 616 comprend l'introduction d'une nouvelle caractéristique spectrale dans le spectre de transmission (par ex., une nouvelle caractéristique de passe-bande, ou un nouveau pic de transmission spectrale étroit dans la fourchette de longueur d'onde d'intérêt). Dans certains 20 3037144 modes de réalisation, le procédé 600 est encore répété à partir de l'étape 606 jusqu'à ce que la réponse à l'étape 612 soit « oui » et l'étape 614 est complétée. Une fois qu'une fonction de transmission à pic unique (illustrée dans la FIG.
3C) est identifiée, un deuxième pic combiné avec le premier pic sous forme d'une nouvelle fonction de transmission (illustrée dans la FIG.
5 4B) est saisie dans l'algorithme FDTD. Une nouvelle structure de cristal photonique dont la fonction de transmission correspond à la fonction de transmission saisie (avec deux pics) est identifiée. Le deuxième pic est ensuite déplacé, par incréments, dans l'espace de longueur d'onde dans les deux directions, comme le démontre la FIG.
4B. Le SEC, la sensibilité et le SNR sont ensuite calculés en projetant la nouvelle fonction de transmission dans la base de 10 données de calibration. Si une amélioration au niveau du SEC, de la sensitivité et du SNR (comme il est défini par une fonction mérite) est constatée, alors, la nouvelle fonction de transmission (avec deux ou plusieurs pics) est saisie dans un algorithme FDTD et les étapes 606 à 612 sont répétées, où une nouvelle structure PhC est identifiée dont la fonction de transmission correspond à la fonction de transmission saisie. 15 [0073] Dans certains modes de réalisation, les étapes 606 jusqu'à 616 continuent pour de multiple pics jusqu'à ce qu'un minimum global pour une fonction mérite soit identifié. La fonction mérite peut être le SEC, la sensitivité, le SNR, etc., ou une combinaison de ceux-ci. La conception résultante à l'étape 614 peut comprendre un quelconque nombre de pics (ou mode résonnants) et un quelconque nombre de bandes d'arrêt 20 (ou bandes interdites photoniques). Dans certains modes de réalisation, l'étape 614 comprend la configuration d'un ICE à base de PhC avec la structure PhC pour un capteur dans l'un d'un outil de mesure pendant le forage ou d'outils de diagraphie en cours de forage. Dans certains modes de réalisation, l'étape 614 comprend la configuration d'un ICE à base de PhC avec la structure PhC pour un capteur dans un outil câblé. 25 [0074] Dans certains modes de réalisation, un « procédé de conception avant » peut comprendre au moins une ou plusieurs des étapes décrites en détail en référence au procédé 600. Un procédé de conception avant définit une pluralité de structures PhC (en 2D ou d'ordre supérieur) procurant des valeurs de la fonction mérite raisonnables. Plus généralement, les fonctions de transmission conforment aux modes de réalisation décrits ici 30 peuvent être à large bande (par ex., SPECT ou de transmission 502, voir 502, la FIG. 5). Ici, le procédé de conception avant peut comprendre la modification de la géométrie du PhC telle que le nombre d'ouvertures, le diamètre des ouvertures et l'espacement centre à centre des ouvertures, afin de déterminer la fonction de transmission. La performance de l'ICE à base de PhC est mesurée avec la fonction de transmission résultante. Le procédé détermine 21 3037144 ensuite s'il y a une amélioration de la performance (par ex., un ICE à base de PhC avec un pouvoir prédictif plus élevé). [0075] Dans certains modes de réalisation, un « procédé de conception inverse » peut être utilisé dans lequel une fonction de transmission optimale, ou proche de l'optimale, 5 est déterminée en premier. Ensuite, le procédé de conception inverse identifie la structure PhC qui produit la fonction de transmission optimale, ou proche de l'optimale. Les modes de réalisation d'un procédé de conception inverse peuvent comprendre le procédé 700, décrits en détail ci-dessous en relation à la FIG. 7. [0076] La FIG. 7 illustre un organigramme comprenant les étapes dans un procédé 10 700 de fabrication d'un dispositif informatique optique comprenant un ICE à base de PhC. L'ICE à base de PhC dans le procédé 700 peut comprendre une structure PhC ayant un côté d'une entrée optique configuré pour recevoir une lumière qui a interagit et un côté de sortie optique configuré pour recevoir une sortie optique (par ex., des structures PhC 101A-D, voir les FIG.
1A-D). Le PhC peut également comprendre un milieu ayant un premier indice de 15 réfraction ; et un substrat intégré au milieu, le substrat ayant un deuxième indice de réfraction et au moins une caractéristique géométrique (par ex., les indices de réfraction n1, n2, n3, les caractéristiques géométriques wO, 11, dO, dl, d2, d12 et d3, cf Les FIG.
1B-1D, et l'épaisseur, t). En outre, dans certains modes de réalisation, l'au moins une caractéristique géométrique est choisie en fonction d'un spectre de sortie provenant du côté de la sortie optique (par ex., le 20 spectre de transmission 300C, 400B et 502, voir les FIG.
3C, 4B et 5). Par conséquent, le spectre de transmission peut comprendre une caractéristique passe-bande ou pics de transmission à bande étroite (par ex., des caractéristiques passes-bandes 302 et 402, voir les FIG.
3A-3C et les FIG.
4A-4B). Dans certains modes de réalisation, la sortie optique a une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière qui a interagit et un vecteur de 25 régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. [0077] Les étapes du procédé 700 peuvent être réalisées au moins partiellement avec un ordinateur comprenant un circuit de processeur exécutant des commandes stockées dans un circuit de mémoire. Lorsque le circuit de processeur exécute les commandes, il amène l'ordinateur à exécuter partiellement ou complètement au moins certaines des étapes 30 du procédé 600. En outre, les modes de réalisation conformes à la présente divulgation peuvent comprendre au moins une, mais pas toutes les étapes illustrées dans la FIG. 7. En outre, dans certains modes de réalisation dans la portée de la présente divulgation, un procédé peut comprendre au moins certaines des étapes de la FIG. 7 exécutées dans une séquence différente, ou même partiellement ou totalement se chevauchant dans le temps. 22 3037144 [0078] L'étape 702 comprend la sélection d'un spectre de transmission souhaité. Par conséquent, dans certains modes de réalisation l'étape 702 peut comprendre la résolution d'une analyse de régression multivariable pour une pluralité de spectres de transmission stockée dans une base de données d'échantillons calibrés. Le résultat de l'étape 702 peut 5 comprendre un spectre de transmission hautement raffiné (par ex., un spectre de transmission 502, voir la FIG. 5). Par ex., le spectre de transmission peut comprendre des caractéristiques de passe bande ayant un rayon dynamique de transmission élevé, une largeur de bande étroite et une longueur d'onde centrale précisément définie. [0079] L'étape 704 comprend l'identification d'un PhC ayant un spectre de 10 transmission comparable au spectre de transmission souhaité. Dans certains modes de réalisation, l'étape 610 comprend l'utilisation d'un algorithme récursif avec l'algorithme FDTD de propagation de l'équation électromagnétique afin de « rétro-construire » la structure PhC à partir d'un spectre de transmission souhaité. [0080] L'étape 706 comprend l'obtention d'un spectre de transmission pour le PhC 15 identifié. Dans certaines modes de réalisation, l'étape 706 comprend l'utilisation d'un algorithme FDTD de propagation de l'équation électromagnétique afin de déterminer le spectre de transmission d'un rayonnement électromagnétique incident frappant sur le côté de l'entrée optique de la structure PhC. [0081] L'étape 708 comprend la détermination d'un pouvoir prédictif d'un ICE à 20 base de PhC pour une caractéristique de l'échantillon avec le spectre de transmission et une base de données de spectres pour les échantillons calibrés. Par conséquent, l'étape 708 peut comprendre la résolution d'un problème de régression multivariable utilisant des spectres de transmission d'une pluralité d'échantillons calibrés stockée dans la base de données. En outre, l'étape 708 peut comprendre la détermination des critères de performance pour le spectre de 25 transmission obtenu. De tels critères de performance peuvent comprendre, sans limitation, l'erreur de prédiction minimale, le SEC, le SEP, la sensitivité, la pente de la courbe de calibration, le SNR et la valeur moyenne de transmission correspondant à une caractéristique ou un analyte d'intérêt donné. [0082] L'étape 710 comprend l'ajustement du spectre de transmission obtenu afin 30 d'améliorer le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC selon la base de données. Par conséquent, l'étape 710 peut également comprendre le déplacement d'une longueur d'onde centrale de la passe-bande d'un rayonnement électromagnétique incident, l'augmentation d'un rayon dynamique de transmission de la passe bande du rayonnement électromagnétique, et l'ajustement de la largeur de bande de la passe-bande du rayonnement électromagnétique. 23 3037144 [0083] L'étape 712 comprend la modification d'une conception de PhC pour correspondre au spectre de transmission ajusté. Par conséquent, l'étape 712 peut comprendre des paramètres physiques variants dans la structure PhC comme la distance du trou de centre à centre, ou le diamètre du trou, ou une quelconque combinaison des deux, jusqu'à ce que 5 l'une ou plusieurs des structures PhC satisfasse un ou plusieurs critères de performance permettant la prédiction d'un analyte d'intérêt. En fait, une pluralité de structures PhC peut être choisie dans une première étape, selon ce qui précède. [0084] L'étape 714 comprend la fourniture d'une structure PhC selon la conception modifiée du PhC. Dans certains modes de réalisation, l'étape 714 comprend la 10 configuration d'un ICE à base de PhC avec la structure PhC pour un capteur dans l'un d'un outil de mesure pendant le forage ou d'outils de diagraphie pendant le forage. Dans certains modes de réalisation, l'étape 714 comprend la configuration d'un ICE à base de PhC avec la structure PhC pour un capteur dans un outil câblé. [0085] La FIG. 8 est un système de forage 800 configuré pour utiliser un capteur 15 optique permettant de modifier un paramètre ou une configuration de forage dans une opération de mesure pendant le forage (MWD) et une opération de diagraphie en cours de forage (LWD). Les trous de forage peuvent être creusés en creusant dans la terre 802 avec un système de forage 800. Le système de forage 800 peut être configuré pour entraîner un module de fond de puits (BHA) 804 positionné ou placé au bas d'un train de tiges 806 se 20 prolongeant dans la terre 802 à partir d'un derrick 808 placés au niveau de la surface 810. Le derrick 808 comprend un Kelly 812 et une moufle mobile 813 utilisée pour abaisser et remonter le Kelly 812 et le train de tiges 806. [0086] Le BHA 804 peut comporter un trépan de forage 814 couplé en fonctionnement à un train d'outils 816 qui peut être déplacé axialement à l'intérieur d'un puits 25 de forage 818 creusé fixé à un train de tiges 806. Pendant le fonctionnement, le trépan de forage 814 pénètre la terre 102 et créer ainsi un puits de forage 818. Le BHA 804 permet un contrôle directionnel du trépan de forage 814 lorsqu'il avance dans la terre 802. Le train d'outils 816 peut être monté de façon semi permanente avec divers outils de mesure (non illustrés) tels que, sans limitation, à des outils de mesure pendant le forage (MWD) et de 30 diagraphie pendant le forage (LWD), qui peuvent être configurés pour faire des mesures au fond du puits des conditions de forage. Dans d'autres modes de réalisation, les outils de mesure peuvent être auto-contenus à l'intérieur du train de tiges 816, comme le démontre la FIG. 8. 24 3037144 [0087] Un fluide ou une « boue » provenant d'un réservoir à boue 820 peut être pompé au fond du puits avec une pompe à boue 822 alimentée par une source de courant adjacente, telle qu'une force motrice ou un moteur 824. La boue peut être pompée à partir du réservoir à boue 820, à travers une colonne 826, qui alimente en boue le train de tiges 806 et 5 transporte celle-ci vers le trépan de forage 814. La boue sort à travers une ou plusieurs buses placées dans le trépan de forage 814 et refroidi dans le processus le trépan de forage 814. Après sa sortie du trépan de forage 814, la boue retourne vers la surface 810 à travers l'anneau défini entre le puits de forage 818 et le train de tiges 806, et dans le processus ramène des déblais de forage et des débris vers la surface. Les déblais et le mélange de boue 10 sont passés à travers une ligne de flux 828 et sont traités de sorte qu'une boue nettoyée soit retournée au fond du puits à travers la colonne 826 une fois de plus. [0088] Le BHA 804 peut également comprendre un outil de fond de puits 830 qui peut être semblable aux outils de fond de puits décrits ici. Plus particulièrement, l'outil de fond de puits 830 peut comporter un capteur avec un système informatique optique divulgué 15 ici (par ex., un système informatique optique 200, voir la FIG. 2). Par conséquent, le système informatique optique dans l'outil 830 peut comprendre un ICE à base de PhC optimisé pour obtenir un pouvoir prédictif amélioré. [0089] La FIG. 9 est un système câblé 900 configuré pour utiliser un capteur optique lors du test de la formation et de l'échantillonnage. Dans certains modes de 20 réalisation, le système câblé 900 peut être configuré pour utiliser un capteur optique calibré pendant l'analyse et l'échantillonnage de la formation. Après forage du puits de forage 818, il peut être souhaitable de connaître plus de détails concernant les types de fluides de formation et des caractéristiques associées à travers l'échantillonnage avec utilisation d'un testeur de formation câblé. Le système 900 peut comprendre un outil de fond de puits 902 qui fait 25 partie d'une opération de diagraphie câblée qui peut comprendre un ou plusieurs capteurs optiques 904, tel qu'il est décrit ici, comme une partie de l'outil de mesure de fond de puits. Le système 900 peut comprendre un derrick 808 qui soutient la moufle mobile 813. L'outil de diagraphie câblée 902, tel qu'une sonde, peut être descendu par câble ou par câble de diagraphie 906 dans le trou de forage 818. L'outil 902 peut être descendu au fond de la 30 région d'intérêt et éventuellement tiré vers le haut avec une vitesse approximativement constante. L'outil 902 peut être configuré pour mesurer les propriétés fluides des fluides du puits de forage, et les données de mesure générées par l'outil de fond depuis 902 et ses capteurs associés 904 peuvent être transmises vers une unité de diagraphie en surface 908 pour le stockage, le traitement et/ou l'analyse. L'un quelconque des capteurs optiques 904 25 3037144 peut comprendre un système informatique optique ayant un ICE à base de PhC pour un pouvoir prédictif amélioré, selon les modes de réalisation divulgués ici (par ex., système informatique optique 200, voir la FIG. 2). L'unité de diagraphie 908 peut être munie d'un équipement électronique 910, comprenant des processeurs pour différents types de traitement 5 de signal. [0090] Les spécialistes du domaine comprendront facilement que les procédés décrits ici, ou de grandes parties de ceux-ci, peuvent être automatisés, à un moment donné, de sorte qu'un système informatisé peut être programmée pour concevoir, prédire et fabriquer des ICE à base de PhC avec un pouvoir prédictif supérieur. Le matériel informatique utilisé 10 pour implémenter les divers procédés et algorithmes décrits ici peut comprendre un processeur configuré pour exécuter une ou plusieurs séquences d'instructions, des instances de programmation ou un code stocké sur un support non-transitoire lisible par ordinateur. Le processeur peut être, par ex., un microprocesseur polyvalent, un microcontrôleur, un processeur de signal numérique, un circuit intégré spécifique à une application, un circuit 15 intégré prédiffusé programmable, un dispositif logique programmable, une commande, une machine d'état, une porte logique, des composants matériels uniques, un réseau neural artificiel, ou une quelconque entité de ce type appropriée qui peut réaliser des calculs ou d'autres manipulations de données. Dans certains modes de réalisation, le matériel informatique peut également comprendre des éléments tels que, par ex., une mémoire (par 20 ex., une RAM, une mémoire flash, une ROM, une PROM, une EEPROM), des registres, des disques durs, des disques amovibles, des cédéroms, des DVD, ou un quelconque autre type de dispositif ou de support de stockage de ce type. [0091] Les séquences exécutables décrites ici peuvent être implémentées avec une ou plusieurs séquences de code contenues dans une mémoire. Dans certains modes de 25 réalisation, un tel code peut être lu dans une mémoire à partir d'un autre support lisible par ordinateur. L'exécution des séquences d'instructions contenues dans la mémoire peut amener le processeur à exécuter les étapes du procédé décrites ici. Un ou plusieurs des processeurs dans un ensemble multiprocesseurs peuvent aussi être utilisés pour exécuter les séquences d'instructions dans la mémoire. En outre, un circuit câblé peut être utilisé à la place de ou en 30 association avec des instructions logicielles pour implémenter divers modes de réalisation décrits ici. Les modes de réalisation de la présente invention ne se limitent donc pas à une combinaison spécifique quelconque de logiciels et/ou de matériel. [0092] Dans ce contexte, un support lisible par ordinateur correspond à un quelconque support qui transmet directement ou indirectement des instructions à un 26 3037144 processeur pour l'exécution. Un support lisible par ordinateur peut prendre une forme quelconque comprenant, par exemple, un support non-volatile, un support volatile et un support de transmission. Un support non-volatile peut comprendre, par exemple, des disques optiques et magnétiques. Le support volatile peut comprendre, par exemple, une mémoire 5 dynamique. Un support de transmission peut comprendre, par ex., des câbles coaxiaux, des fils, la fibre optique et des fils qui forment un bus. Les formes courantes de supports lisibles par ordinateur peuvent comprendre, par exemple, des disquettes, des disques flexibles, des disques durs, des bandes magnétiques, d'autres qu'un support de type magnétique, des cédéroms, des DVD, et d'autres supports optiques de ce type, des cartes perforées, des bandes 10 de papiers et des supports physiques de ce type avec des trous, des RAM, ROM, PROM, EPROM et EPROM flash. [0093] Les modes de réalisation divulgués ici comprennent : [0094] A. Un procédé qui comprend la sélection d'une structure de cristal photonique (PhC) avec une suite de conception stockée sur un support non-transitoire lisible 15 par ordinateur, l'obtention d'un spectre de transmission pour la structure PhC, la détermination d'un pouvoir prédictif d'un élément informatique intégré (ICE) à base de PhC pour une caractéristique d'un échantillon avec le spectre de transmission et une base de données de spectres pour les échantillons calibrés, l'ajustement du spectre de transmission pour améliorer le pouvoir prédictif et la fabrication d'une structure PhC pour l'ICE à base de 20 PhC lorsque le pouvoir prédictif dépasse un seuil présélectionné. [0095] B. Un procédé comprend la sélection d'un spectre de transmission souhaité pour un élément informatique intégré (ICE), l'identification d'une structure de cristal photonique (PhC) ayant un spectre de transmission comparable au spectre de transmission souhaité, l'obtention du spectre de transmission pour la structure de PhC, la détermination 25 d'un pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC pour une caractéristique d'un échantillon ayant le spectre de transmission obtenu et une base de données de spectres d'échantillons calibrés, l'ajustement du spectre de transmission de la structure PhC afin d'améliorer le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC et la fabrication d'une structure PhC pour l'ICE à base de PhC lorsque le pouvoir prédictif dépasse un seuil présélectionné. 30 [0096] C. Un élément informatique intégré (ICE) qui comprend une structure de cristal photonique (PhC) ayant un côté d'une entrée optique configuré pour recevoir une lumière qui a interagit et un côté de sortie optique configuré pour recevoir une sortie optique, le PhC comprenant un milieu ayant un premier indice de réfraction, et un substrat intégré dans le milieu, le substrat ayant un deuxième indice de réfraction et au moins une 27 3037144 caractéristique géométrique, l'au moins une caractéristique géométrique étant choisie en fonction du spectre de sortie résultant du côté de la sortie optique, et dans lequel la sortie optique à une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière qui a interagit et un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. 5 10097] Chacun des modes de réalisation A, B et C comporte un ou plusieurs des éléments suivants dans une quelconque combinaison : Élément 1 : dans lequel la fabrication d'une structure PhC comprend également la recherche d'une structure PhC ayant une fonction de transmission semblable à la fonction de transmission ajustée. Élément 2 : dans lequel l'ajustement du spectre de transmission pour améliorer le pouvoir prédictif comprend l'une de 10 la réduction de l'erreur de prédiction, la réduction d'une erreur standard de calibration, la réduction d'une erreur standard de prédiction, l'augmentation de la sensitivité, l'augmentation d'une pente de la courbe de calibration, l'augmentation d'un rapport signal sur bruit et l'augmentation d'une valeur moyenne de transmission optique testée contre une valeur connue de la caractéristique de l'échantillon. Élément 3 : dans lequel l'ajustement du spectre de 15 transmission pour améliorer le pouvoir prédictif comprend l'un du déplacement d'une longueur centrale d'une passe-bande d'un rayonnement électromagnétique transmis à travers une structure PhC, l'augmentation d'un rayon de la dynamique de transmission de la passe bande du rayonnement électromagnétique transmis à travers une structure PhC et l'ajustement de la largeur de bande de la passe bande du rayonnement électromagnétique transmis à 20 travers la structure PhC. Élément 4 : dans lequel la sélection d'une structure PhC comprend également la sélection d'un côté d'une entrée optique et d'un côté d'une sortie optique pour la structure PhC, la sélection d'un milieu PhC ayant un premier indice de réfraction et la sélection d'au moins une caractéristique géométrique dans un substrat PhC intégré dans le milieu, le substrat PhC ayant un deuxième indice de réfraction, dans lequel la sélection d'au 25 moins une caractéristique géométrique comprend également la comparaison d'un spectre de sortie résultant au niveau du côté de la sortie optique du PhC avec un vecteur de régression pour une caractéristique de l'échantillon sous analyse. Élément 5 : dans lequel le deuxième indice de réfraction est différent du premier indice de réfraction. Élément 6 : comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans l'un d'un outil de 30 mesure pendant le forage ou de diagraphie pendant le forage. Élément 7 : comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans un outil câblé.
100981 Élément 8 : dans lequel la fabrication d'une structure PhC comprend également la recherche d'une structure PhC ayant une fonction de transmission semblable à la fonction de transmission ajustée. Élément 9 : dans lequel l'ajustement du spectre de 28 3037144 transmission de la structure PhC comprend au moins l'une de la modification d'une caractéristique géométrique de la structure PhC, la modification d'un indice de réfraction de milieu dans la structure PhC et la modification d'un indice de réfraction d'un substrat dans la structure PhC. Élément 10 : dans lequel la structure PhC comprend un substrat en 2D, le 5 procédé comprenant également la sélection d'une distance de centre à centre dans une pluralité d'ouverture sur le substrat en 2D sur le pouvoir prédictif correspondant. Élément 11 : comprenant également l'estimation d'un signal détecteur provenant d'une lumière qui a interagit transmis à travers la structure PhC, dans lequel la sélection d'un spectre de transmission souhaité comprend la détermination que le signal détecteur est proportionnel à 10 un produit scalaire entre la lumière qui a interagit et un vecteur de régression linéaire associé à la caractéristique de l'échantillon étant analysé. Élément 12 : dans lequel la fabrication de la structure PhC pour l'ICE à base de PhC comprend la sélection d'au moins une caractéristique géométrique dans le substrat PhC intégré dans un milieu basé sur une comparaison du spectre de sortie résultant au niveau d'un côté de la sortie optique PhC du 15 avec un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse. Élément 13 : dans lequel la sélection de l'au moins une caractéristique géométrique comprend la sélection d'un diamètre pour une ouverture dans une pluralité d'ouverture formée sur le substrat PhC. Élément 14 : comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans l'un d'un outil de mesure pendant le forage ou de diagraphie pendant le 20 forage. Élément 15 : comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans un outil câblé. [0099] Élément 16 : dans lequel le spectre de sortie est un spectre de transmission provenant d'un rayonnement électromagnétique transmis à partir du côté de l'entrée optique vers le côté de sortie optique. Élément 17 : dans lequel l'au moins une caractéristique 25 géométrique comprend l'une d'une distance de centre à centre entre au moins deux ouvertures d'une pluralité d'ouvertures formée dans le substrat, un premier diamètre d'une première ouverture sélectionnée à partir de la pluralité d'ouverture, et un deuxième diamètre d'une deuxième ouverture sélectionnée à partir d'une pluralité d'ouvertures. Élément 18 : dans lequel le substrat comprend une pluralité de plaques de matériaux diélectriques agencée en 30 une structure 3 dimensionnelle (3D) ayant une symétrie le long de deux axes sensiblement orthogonaux, et dans lequel le moins une caractéristique géométrique et un diamètre de plaque. Élément 19 : dans lequel le substrat comprend une pluralité de couches de matériaux empilée de façon adjacente l'une à l'autre, et chacune de la pluralité des couches de matériaux comprend une pluralité d'ouverture formée dans le substrat, dans lequel la pluralité 29 3037144 d'ouverture formée dans le substrat pour chaque couche possède sensiblement la même une caractéristique géométrique déplacée le long du plan de la couche entre les couches adjacentes. Élément 20 : dans lequel les ouvertures sont circulaires, et également dans lequel l'au moins une structure géométrique comprend une distance entre deux couches adjacentes. 5 [00100] Comme exemple non-limitant, des exemples de combinaisons applicables à A, B et C comprennent : Élément 4 avec Élément 5 ; Élément 12 avec Élément 13 et Élément 19 avec Élément 20. [00101] Par conséquent, la présente invention est bien adaptée pour atteindre les finalités et obtenir les avantages mentionnés ici aussi bien que ceux qui sont inhérents à la 10 présente description. Les modes de réalisation particulier divulgués ci-dessus sont de nature illustrative seulement, et les enseignements de la présente divulgation peuvent être modifiés et pratiqués de façons différentes mais équivalentes qui seront évidentes un spécialiste du domaine qui bénéficie de ces enseignements. En outre, aucune limitation n'est envisagée concernant les détails de construction ou de conception décrits ici, autres que ceux décrits 15 dans les revendications suivantes. Il est donc évident que les modes de réalisation illustratifs donnés divulgués ci-dessus peuvent être altérés, combinés ou modifiés et toutes les variations de ce type sont considérées comme étant dans la portée et l'esprit de la présente divulgation. La divulgation décrite de façon illustrative ici peut être pratiquée, de façon adéquate, en absence de tout élément qui n'est pas spécifiquement divulgué ici et/ou tout élément optionnel 20 décrit ici. Bien que les compositions et les procédés soient décrits ici en termes de « comprenant », « contenant » ou « incluant » divers composants ou diverses étapes, les compositions et les procédés peuvent également être « composés essentiellement des » ou « composés des » divers composants et des diverses étapes. Tous les chiffres et tous les intervalles décrits ici peuvent varier dans une certaine mesure. Lorsqu'un intervalle 25 numérique avec une limite inférieure et une limite supérieure sont divulguées, tout chiffre et tout intervalle compris qui se trouve à l'intérieur de l'intervalle est spécifiquement inclus. En particulier, chaque intervalle de valeurs (de la forme « d'environ a à environ b » ou, de façon équivalente, « d'environ a à b », ou de façon équivalente, « d'environ a-b ») décrit ici doit être compris comme décrivant chaque nombre et intervalle compris à l'intérieur de l'intervalle le 30 plus large des valeurs. Mais également, les termes dans les revendications ont leur signification propre et ordinaire, sauf en cas de définition explicite et claire du demandeur. De plus, les articles indéfinis « un » ou « une », tels qu'ils sont utilisés dans les revendications, sont définis ici pour désigner un ou plusieurs exemplaires de l'élément qu'ils désignent. En cas de conflit dans les usages d'un mot ou d'un terme se trouvant dans cette 30 3037144 description est dans un ou plusieurs brevets ou autres documents qui pourraient être incorporés ici à titre de référence, les définitions qui sont cohérentes avec cette description doit être adoptées.
Claims (23)
- REVENDICATIONS1. Procédé, comprenant : la sélection d'une structure de cristal photonique ((PhC) avec une suite de conception stockée sur un support non-transitoire lisible par ordinateur ; l'obtention d'un spectre de transmission pour la structure PhC ; la détermination d'un pouvoir prédictif d'un élément informatique intégré (ICE) à base de PhC pour une caractéristique d'un échantillon avec le spectre de transmission et une base de données de spectres pour les échantillons calibrés ; l'ajustement du spectre de transmission afin d'améliorer le pouvoir prédictif ; et la fabrication d'une structure PhC pour l'ICE à base de PhC lorsque le pouvoir prédictif dépasse un seuil présélectionné.
- 2. Procédé de la revendication 1, dans lequel la fabrication d'une structure PhC comprend également la recherche d'une structure PhC ayant une fonction de transmission semblable à la fonction de transmission ajustée.
- 3. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'ajustement du spectre de transmission pour améliorer le pouvoir prédictif comprend l'une de la réduction de l'erreur de prédiction, la réduction d'une erreur standard de calibration, la réduction d'une erreur standard de prédiction, l'augmentation de la sensitivité, l'augmentation d'une pente de la courbe de calibration, l'augmentation d'un rapport signal sur bruit et l'augmentation d'une valeur moyenne de transmission optique testée contre une valeur connue de la caractéristique de l'échantillon.
- 4. Procédé de la revendication 1, dans lequel l'ajustement du spectre de transmission pour améliorer le pouvoir prédictif comprend l'un du déplacement d'une longueur centrale d'une passe-bande d'un rayonnement électromagnétique transmis à travers une structure PhC, l'augmentation d'un rayon de la dynamique de transmission de la passe bande du rayonnement électromagnétique transmis à travers une structure PhC et l'ajustement de la largeur de bande de la passe bande du rayonnement électromagnétique transmis à travers la structure PhC. 32 3037144
- 5. Procédé de la revendication 1, la sélection d'une structure PhC comprend également : la sélection d'un côté d'une entrée optique et d'un côté d'une sortie optique de la structure PhC ; la sélection d'un milieu PhC ayant un premier indice de réfraction ; et la sélection d'au moins une caractéristique géométrique dans un substrat PhC intégré dans le milieu, le substrat PhC ayant un deuxième indice de réfraction, dans lequel la sélection d'au moins une caractéristique géométrique comprend également la comparaison d'un spectre de sortie résultant au niveau du côté de la sortie optique du PhC avec un vecteur de régression pour une caractéristique de l'échantillon sous analyse.
- 6. Procédé de la revendication 5, dans lequel le deuxième indice de réfraction est différent du premier indice de réfraction.
- 7. Procédé de la revendication 1, comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans l'un d'un outil de mesure pendant le forage ou de diagraphie pendant le forage.
- 8. Procédé de la revendication 1, comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans un outil câblé.
- 9. Procédé, comprenant : la sélection d'un spectre de transmission souhaité pour un élément informatique intégré (ICE) ; l'identification d'une structure de cristal photonique (PhC) ayant un spectre de transmission comparable au spectre de transmission souhaité ; l'obtention du spectre de transmission pour la structure PhC ; la détermination d'un pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC pour une caractéristique d'un échantillon avec le spectre de transmission obtenu et une base de données de spectres pour les échantillons calibrés ; l'ajustement du spectre de transmission de la structure PhC afin d'améliorer le pouvoir prédictif d'un ICE à base de PhC ; et 33 3037144 la fabrication d'une structure PhC pour l'ICE à base de PhC lorsque le pouvoir prédictif dépasse un seuil présélectionné.
- 10. Procédé de la revendication 9, dans lequel la fabrication d'une structure PhC comprend également la recherche d'une structure PhC ayant une fonction de transmission semblable à la fonction de transmission ajustée.
- 11. Procédé de la revendication 9, dans lequel l'ajustement du spectre de transmission de la structure PhC comprend au moins l'une de la modification d'une caractéristique géométrique d'une structure PhC, de la modification d'un indice de réfraction d'un milieu dans la structure PhC et la modification d'un indice de réfraction d'un substrat dans la structure PhC.
- 12. Procédé de la revendication 9, dans lequel la structure PhC comprend un substrat en 2D, le procédé comprenant également la sélection d'une distance de centre à centre dans une pluralité d'ouverture sur le substrat en 2D sur le pouvoir prédictif correspondant.
- 13. Procédé de la revendication 9, comprenant également l'estimation d'un signal détecteur provenant d'une lumière qui a interagit transmis à travers la structure PhC, dans lequel la sélection d'un spectre de transmission souhaité comprend la détermination que le signal détecteur est proportionnel à un produit scalaire entre la lumière qui a interagit et un vecteur de régression linéaire associé à la caractéristique de l'échantillon sous analyse.
- 14. Procédé de la revendication 9, dans lequel la fabrication de la structure PhC pour l'ICE à base de PhC comprend la sélection d'au moins une caractéristique géométrique dans le substrat PhC intégré dans un milieu basé sur une comparaison du spectre de sortie résultant au niveau d'un côté de la sortie optique PhC avec un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse.
- 15. Procédé de la revendication 14, dans lequel la sélection de l'au moins une caractéristique géométrique comprend la sélection d'un diamètre pour une ouverture dans une pluralité d'ouverture formée sur le substrat PhC. 34 3037144
- 16. Procédé de la revendication 9, comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans l'un d'un outil de mesure pendant le forage ou de diagraphie pendant le forage.
- 17. Procédé de la revendication 9, comprenant également la configuration d'un ICE à base de PhC pour un capteur dans un outil câblé.
- 18. Un élément informatique intégré (ICE), comprenant : une structure de cristal photonique (PhC) ayant un côté d'une entrée optique configuré pour recevoir de la lumière qui a interagit et un côté de sortie optique configuré pour recevoir une sortie optique, le PhC comprenant : un milieu PhC ayant un premier indice de réfraction ; et un substrat intégré au milieu, le substrat ayant un deuxième indice de réfraction et au moins une caractéristique géométrique, dans lequel l'au moins une caractéristique géométrique est choisie en fonction d'un spectre de sortie provenant du côté de la sortie optique et dans lequel la sortie optique a une amplitude proportionnelle au produit scalaire de la lumière qui a interagit et un vecteur de régression pour une caractéristique d'un échantillon sous analyse.
- 19. ICE de la revendication 18, dans lequel le spectre de sortie est un spectre de transmission provenant d'un rayonnement électromagnétique transmis à partir du côté de l'entrée optique vers le côté de sortie optique.
- 20. ICE de la revendication 18, dans lequel l'au moins une caractéristique géométrique comprend l'une d'une distance de centre à centre entre au moins deux ouvertures d'une pluralité d'ouvertures formée dans le substrat, un premier diamètre d'une première ouverture sélectionnée à partir de la pluralité d'ouverture, et un deuxième diamètre d'une deuxième ouverture sélectionnée à partir d'une pluralité d'ouvertures.
- 21. ICE de la revendication 18, dans lequel le substrat comprend une pluralité de plaques de matériaux diélectriques agencée en une structure en trois dimensions (3D) ayant 35 3037144 une symétrie le long de deux axes sensiblement orthogonaux, et dans lequel le moins une caractéristique géométrique est un diamètre de plaque.
- 22. ICE de la revendication 18, dans lequel le substrat comprend une pluralité de couches de matériaux empilée de façon adjacente l'une à l'autre, et chacune de la pluralité des couches de matériaux comprend une pluralité d'ouverture formée dans le substrat, dans lequel la pluralité d'ouverture formée dans le substrat pour chaque couche possède sensiblement la même une caractéristique géométrique déplacée le long du plan de la couche entre les couches adjacentes.
- 23. ICE de la revendication 22, dans lequel les ouvertures sont circulaires, et également dans lequel l'au moins une structure géométrique comprend une distance entre deux couches adjacentes. 36
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