WO2015018844A1 - Procede de fabrication d'un emetteur de lumiere - Google Patents

Procede de fabrication d'un emetteur de lumiere Download PDF

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WO2015018844A1
WO2015018844A1 PCT/EP2014/066854 EP2014066854W WO2015018844A1 WO 2015018844 A1 WO2015018844 A1 WO 2015018844A1 EP 2014066854 W EP2014066854 W EP 2014066854W WO 2015018844 A1 WO2015018844 A1 WO 2015018844A1
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Mejdi NCIRI
Eric Christian BELARBRE
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Archimej Technology
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    • G01J2003/1286—Polychromator in general

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a light emitter. It also relates to the transmitter obtained by such a method.
  • the field of the invention is more particularly but not limited to that of miniaturized light emitters such as a "multichip” emitter with micrometric electroluminescent diodes, for applications such as optical spectroscopy or multispectral lighting.
  • the stakes of the lighting industry are of a colorimetric and photometric order: their goal is to obtain a maximum of flux, often expressed in lumen, and to optimize the colorimetric rendering to obtain the white light of the best quality possible based on the Colorimetric Rendering Index.
  • the lighting market requires a maximum of lumen flow.
  • the "multichip” transmitters existing on the market maximize the density of sources (or “chips”, typically micro-LEDs) in the lamp to have more light intensity and design specific optical collectors.
  • sources or “chips”, typically micro-LEDs
  • This is particularly the case of the patent US20120068198 filed by Created in 2011.
  • the highlights of this patent are the design of the positioning of sources to maximize the density of sources. The design is done in order to optimize the output and obtain a good color rendering.
  • the aim of the invention is to propose a method for manufacturing a light emitter that can be used in markets other than lighting, particularly in scientific markets such as absorption or fluorescence spectroscopy. lighting for microscopy or endoscopy, or communication by visible light (LIFI).
  • markets other than lighting particularly in scientific markets such as absorption or fluorescence spectroscopy.
  • LIFI visible light
  • a method of manufacturing a light emitter comprising several distinct light sources and a support common to all sources, each source being arranged to emit a light beam at a so-called working wavelength, characterized in that it comprises:
  • the spectral multiplexer comprising an optical assembly having chromatic dispersion properties (preferably chromatic aberration, typically chromatic aberration of a lens and / or a prism, preferably lateral chromatic aberration); the positions of these sources being determined so that for this placement of the transmitter and for these positions of the sources, the optical assembly is arranged to spatially bring the light beams of the sources (thanks to its chromatic dispersion properties or preferably of chromatic aberration) so that the multiplexer spatially superimposes said light beams,
  • each source on the support at its previously determined position each source on the support at its previously determined position.
  • Each source can be fixed on the support at its previously determined position so that the sources are distributed along the direction of attachment in ascending order of working wavelength.
  • the attachment may include source attachment on at least two parallel attachment axes extending along the attachment direction. Of all the sources, two sources having adjacent positions along the direction of attachment are preferably not fixed on the same axis of attachment. In the case with several fixing axes:
  • each source may have a quadrilateral shape, preferably a square or a rhombus shape; for at least part of the sources one after the other along the direction of attachment, each source preferably has one of its diagonals of its quadrilateral shape aligned with one of the attachment axes; and or
  • the sources can be distributed over the various fixing axes so that each fixing axis corresponds to a working wavelength interval of the sources distributed on this axis, so that there is no need for intersection between the working wavelength intervals of the different attachment axes; and or for each fastening axis considered individually, it is possible to fix each source of this axis on the support at its position previously determined, so that the sources of this axis are distributed along the direction of attachment. in ascending order of working wavelength.
  • the optical assembly may comprise an optical system having a lateral chromatic aberration, the source positions corresponding to off-axis use of the optical system.
  • the optical assembly may comprise a diffraction grating.
  • each source may comprise a capture of the source by a suction tip, and a deposit of the source by the suction tip on the support.
  • the support can be coated with adhesive before each source is deposited, and each source can be deposited on the adhesive.
  • the transmitter may include source control electronics arranged to control each source independently of other sources.
  • the method according to the invention may comprise, after the setting, a combination of the transmitter with the multiplexer at its placement considered when determining the source positions.
  • Each source is preferably almost monochromatic.
  • Each source may comprise (preferably may consist of) a light emitting diode.
  • the support may be integral with an electronic chip provided with connection tabs arranged to fix the chip on an electronic circuit.
  • the optical assembly may comprise a lens and / or a prism and / or a diffraction grating.
  • a transmitter obtained by a manufacturing method according to the invention, or a emitter plus multiplexer assembly obtained by a manufacturing method according to the invention.
  • a light emitter (preferably an assembly of this emitter plus a multiplexer comprising an optical assembly having chromatic dispersion properties), said emitter comprising a plurality of different light sources and a support common to all sources, each source being arranged to emit a light beam at a so-called working wavelength, each source having on the support a position along a direction of attachment (defined as a function of the optical properties of the spectral multiplexer, the working wavelength of this source and of a placement of the transmitter with respect to the multiplexer in the case of the emitter + multiplexer assembly, so that the optical assembly is arranged to bring the light beams spatially closer to the sources thanks to its chromatic dispersion properties and so that the multiplexer spatially superimposes said light beams).
  • the sources are preferably distributed along the attachment direction in ascending order of working wavelength. All sources considered globally are preferably distributed along the direction of attachment in ascending order of working wavelength.
  • the sources may be distributed over at least two parallel attachment axes extending along the direction of attachment. Of all the sources, two sources having adjacent positions along the direction of attachment are preferably not fixed on the same axis of attachment. In the case with several fixing axes:
  • each source may have a quadrilateral shape, preferably a square or a rhombus shape; for at least part of the sources one after the other along the direction of attachment, each source preferably has one of its diagonals of its quadrilateral shape aligned with one of the attachment axes; and or
  • the sources can be distributed over the various fixing axes so that each fixing axis corresponds to a working wavelength interval of the sources distributed over this axis, so that there is no intersection between the working wavelength intervals of the different axes of attachment; and or
  • each fastening axis considered individually it is possible to fix each source of this axis on the support at its position previously determined, so that the sources of this axis are distributed along the direction of attachment. in ascending order of working wavelength. In this case, all sources considered globally may not be distributed along the direction of attachment in increasing order of working wavelength.
  • the transmitter may include source control electronics arranged to control each source independently of other sources.
  • Each source is preferably almost monochromatic.
  • Each source may comprise (preferably may consist of) a light emitting diode.
  • the support may be integral with an electronic chip provided with connection tabs arranged to fix the chip on an electronic circuit.
  • the optical assembly may comprise an optical system having a lateral chromatic aberration, the positions of the sources corresponding to an off-axis use of the optical system, and / or
  • the optical assembly may comprise (or consist of) a lens and / or a prism and / or a diffraction grating.
  • FIG. 1 illustrates the emission spectra of two light sources used in the embodiments of emitters according to the invention described below
  • FIG. 2 illustrates an arrangement for a first embodiment of a manufacturing method according to the invention for manufacturing a first transmitter embodiment according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic view of the first emitter embodiment according to the invention obtained by the method illustrated in FIG. 2;
  • FIG. 4 schematically illustrates a second transmitter embodiment according to the invention
  • FIGS. 5 to 9 illustrate elements taken into account for a second embodiment of a manufacturing method according to the invention for manufacturing the second transmitter embodiment according to the invention
  • FIG. 10 is a more general view of a transmitter 1 according to the invention.
  • FIG. 11 illustrates a support 2 of a transmitter 1 according to the invention, and the sources fixed to this support 2,
  • FIG. 12 illustrates a variant for a support 2 of a transmitter 1 according to the invention, and the sources fixed to this support 2,
  • FIG. 13 illustrates another variant for a support 2 of a transmitter 1 according to the invention, and the sources fixed to this support 2,
  • FIG. 14 is a perspective view of a support variant 2 of a transmitter 1 according to the invention provided with reliefs,
  • FIGS. 15 and 16 are side views of a variant for which the support 2 of a transmitter 1 according to the invention is inclined.
  • FIG. 17 is a view from above of a support 2 of a transmitter 1 according to the invention, and sources fixed to this support 2 in the case of chromatic dispersion properties comprising chromatic folds in the plane of the support 2. like an apochromatic lens.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described subsequently isolated from the other characteristics described (even if this selection is isolated within a sentence comprising these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the art.
  • This selection comprises at least one feature preferably functional without structural details, or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • An emitter 1 according to the invention as described below comprises N distinct light sources, N being a natural integer greater than or equal to 2 (preferably greater than or equal to 3, preferably greater than or equal to 10).
  • Each light source emits its working wavelength in the visible range (between 340 nm and 800 nm).
  • Each spectrum ⁇ , ( ⁇ ), respectively I i + i ( ⁇ ), is in the form of a "bell-shaped" curve (for example a Gaussian) having a peak at the so-called working wavelength ⁇ ,, respectively ⁇ , + ⁇ . This peak has a relatively low half-height width relative to the working wavelength.
  • a first light source S has a bell emission spectrum with:
  • a second light source S i + i has a bell emission spectrum with:
  • the half-height width ⁇ , of the light source S is small compared to the wavelength ⁇ , because ⁇ , ⁇ ⁇ 1, preferably ⁇ 7 ⁇ , ⁇ 10, preferably ⁇ , ⁇ ⁇ 100
  • the half-height width ⁇ , + ⁇ of the light source S i + i is small relative to the wavelength ⁇ , + ⁇ because ⁇ , + ⁇ / ⁇ , + ⁇ ⁇ 1, preferably ⁇ , + ⁇ / ⁇ , + ⁇ , preferably ⁇ , + ⁇ / ⁇ , + ⁇ .
  • Each source has a working wavelength distinct from the working wavelength of the other sources.
  • Each source S emits its working wavelength ⁇ at a luminous intensity at least ten times (preferably 100 times) higher compared to the other sources, that is to say that:
  • N but k ⁇ i (preferably 7 ⁇ ( ⁇ .)> 100 ( ⁇ .)).
  • the working wavelength of each source is not emitted by the other sources.
  • each light source comprises (preferably consists of) a light-emitting diode (LED or "LED” in English for "Light-Emitting Diode”).
  • LEDs are light sources having a longer life than the light sources usually used in devices such as a spectrometer, such as incandescent or discharge sources.
  • LEDs have the advantage of being small in size and low cost.
  • Each source comprises or is an encapsulated type light emitting diode.
  • each source here each comprises at least one light emitting diode or "LED chip” ("LED chip” in English) which emits light and placed in a housing allowing, on the one hand, to dissipate the heat released by each chip when it emits (thus ensuring a constant temperature, for example with the help of a Pelletier module as is done conventionally), and, secondly, to bring the electric power (in particular the electric current) up to each chip for its operation.
  • the housing is therefore generally made of a thermally resistant material and electrically insulating such as an epoxy polymer such as epoxy resin, or a ceramic.
  • each source is intended to operate at a given temperature and at a given electrical intensity.
  • each position is carried out under this assumption of given temperature and given electrical intensity, which corresponds to the optimum operating point.
  • variations of 1 or 2 nanometers in wavelength are in any case not dramatic for an LED comprising a spectrum of about ten nanometers in width at half-height, in particular when using an optical assembly 6 comprising a prism 51 (second embodiment described below) or an optical system 25 used off axis and having a lateral chromatic aberration (first embodiment described later) which does not select a part reduced by this spectrum but transmits the entire spectrum of each light beam emitted by each source and passing through this optical assembly 6.
  • the housing generally comprises two metal tabs which are connected to the support 2 respectively to an anode and a cathode.
  • each source attachment on the support 2 typically comprises a fixing of the source directly in its housing by welding (typically SM D welding) of the housing on the support 2.
  • This case has the disadvantage of requiring a spacing between two sources greater than the size of the chips, because at least equal to the size of the boxes.
  • each source attachment on the support 2 typically comprises a fixation of the source on the support 2 via glue.
  • the source on the support 2 typically comprises a fixation of the source on the support 2 via glue.
  • Each source (“LED chip”) has a flat (preferably Lambertian) light emitting surface extending parallel to a plane (and is arranged to emit its beam preferably in a mean direction perpendicular to this plane), so that the thickness of this source is defined perpendicularly to this plane and the diameter of this source is defined as being the minimum diameter of a circle contained in this plane and able to surround this source.
  • the diameter of each source is preferably less than 1 millimeter, more preferably less than 300 micrometers.
  • a first embodiment will be a manufacturing method including source position measurements.
  • a second embodiment will be a manufacturing method including source position calculations.
  • the manufacturing method according to the invention comprises:
  • the spectral multiplexer 4 comprising an optical assembly 6 exhibiting chromatic dispersion properties; the positions X 1 to X N of the sources S 1 to S N are determined so that, for this placement 5 of the transmitter and for these positions X 1 to X N of the sources S 1 to S N , the optical assembly 6 is arranged to bring spatially the light beams of the sources Si at S N by virtue of its chromatic dispersion properties so that the multiplexer 4 spatially superimposes (at least partially, preferably completely) said light beams into a multiplexed light beam 26,
  • each source Si to S N on the support 2 at its position X 1 to X N previously determined, so that the sources S 1 to S N are distributed along the direction 3 (preferably in increasing order of working wavelength Ai to A N , the sources Si to S N are preferably arranged in increasing order of chromaticity.) according to the law or the chromatic dispersion properties of the multiplexer spectral 4.
  • the determination step is implemented by technical means (measurement means, typically a detector and a possible filter, or calculation means).
  • the emitter 1 thus obtained is arranged so that, when associated with the multiplexer 4, the multiplexer 4 implements a spectral multiplexing of the beams emitted by the sources Si to S N.
  • Spectral multiplexing refers to the spatial combination of several light beams each contributing to the final spectral composition of a light beam 26 of parallel rays, said "collimated" light beam 26.
  • the multiplexed light beam 26 is therefore a polychromatic light beam since it includes several mixed wavelengths
  • chromatic dispersion according to the invention includes chromatic aberrations.
  • a chromatic aberration of an optical assembly 6 is a variation of the position of the focusing point of an incident light beam collimated on this optical assembly 6 and then passing through this optical assembly 6, depending on the wavelength of this light beam.
  • a lateral chromatic aberration of an optical assembly 6 is a variation of the lateral position (ie perpendicular to the optical axis A1 of the optical system 25) of point of focusing of an incident light beam collimated on this optical assembly 6 and then passing through this optical assembly 6, depending on the wavelength of this light beam.
  • Free space refers to any spatial medium of signal routing: air, space inter-sidereal, void, etc., as opposed to a material transport medium, such as optical fiber or wired or coaxial transmission lines.
  • this feature offers a greater freedom of positioning of light sources Si S N which reduces the production cost according to the invention and makes possible a production chain. Indeed, it is dispensed with a coupling action between an optical fiber and a source for each of the sources.
  • a first embodiment of a manufacturing method according to the invention will now be described with reference to FIGS. 2 and 3 to manufacture a first emitter embodiment 1 according to the invention.
  • the optical assembly 6 comprises at least one optical system 25 used off axis and having a lateral chromatic aberration.
  • This lateral chromatic aberration forms the property of chromatic dispersion according to the invention. Off-axis use accentuates or even reveals the lateral spatial dispersion of wavelengths. One can also speak of chromaticism of apparent size.
  • optical system 25 The cost of such an optical system 25 is generally low because, intrinsically, any optical system exploited off axis has lateral chromatic aberration, if it is not specifically corrected for this aberration by means of solutions. known in the optical design.
  • the light sources Si at S N can be placed respectively at the focal points of the optical system 25 corresponding to the wavelengths ⁇ i ⁇ ⁇ , so that their light beams are multiplexed at the output of the optical system 25.
  • the optical system 25 is said to be "off-axis", that is to say outside its optical axis A1. In other words, an incident light beam converging at the object focus of the optical system does not stand out. of this optical system parallel to the optical axis Al of said system.
  • the focal points of the optical system 25 corresponding to different wavelengths ⁇ to ⁇ ⁇ are sufficiently separated to be able to place the corresponding light sources Si at S N at the location of these foci. In doing so, the spectral multiplexing is precisely and automatically performed by the aberrant optical system used off axis.
  • the step of determining the position of each source Si at S N is performed by a measurement.
  • the multiplexer 4 consists of the optical assembly 6.
  • the optical assembly 6 comprises (and even consists of) the optical system 25 off axis, that is to say in this example a thick biconcave lens 25 of optical axis Al which is exploited chromatic aberrations.
  • the lens 25 has focal points Fi to F N corresponding to the wavelengths ⁇ to ⁇ ⁇ . Because of the lateral chromatic aberration, these foci are distinct and separated, aligned along a line intersecting with the optical axis A1 of the lens 25.
  • the optical assembly 6 thus comprises an optical system (the lens 25 in this particular case) having a lateral chromatic aberration, the determined positions of the sources Si at S N corresponding to an off-axis use of the optical system.
  • a detector 8 is used which has the same shape (here, plane) as the support 2.
  • the detector 8 is arranged to detect a focused light beam on it, and to determine a position of the focusing point of this beam on the surface of the beam. detection of this detector 8.
  • the detector 8 is typically a matrix detector (CCD camera ("Charge-Coupled Device") or PDA (Photo Diode Array) or PMT ("Photo Multiplier Tube”)) or not (for example a PSD diode for "Sensitive Detector Position”).
  • CCD camera Charge-Coupled Device
  • PDA Photo Diode Array
  • PMT Photo Multiplier Tube
  • this support 2 being plane and positioned perpendicularly to the axis Al of the lens 25.
  • the detector 8 is placed at this position 5 with respect to the multiplexer 4, that is to say in this example:
  • the other face 10 of the lens 25 is illuminated by a collimated beam 27 of white light, corresponding to use outside the Al axis of the lens 25.
  • a very selective filter 18 band pass filter, width at 10 nm height
  • allowing the working wavelength ⁇ of this source to pass typically leaving at least 90% of the intensity of this wavelength ⁇ ,, but blocking the working wavelengths of the other sources (typically blocking at least 90% of the intensity of these wavelengths, preferably blocking at least 99.9% of the intensity of these wavelengths).
  • the position X of the source S is thus determined as being the position of the focusing point detected by the detector 8.
  • the position 18a is very clearly preferred. Indeed, the filter 18 is generally optimized and functions better at a given incidence (normal incidence in the case of FIG. 2), and at the position 18a there is no variation in the incidence of the different lengths of waves on the filter 18, while at the position 18b the different wavelengths have different effects on the filter 18.
  • filter 18 can be dispensed with by replacing the white beam 27 with a monochromatic beam 27 at the working wavelength ⁇ of the source S whose position X ,, is sought to be determined and changing. therefore monochromatic wavelength of the beam 27 for each source S,.
  • FIGS. 4 to 9 a second embodiment of a manufacturing method according to the invention for manufacturing a second emitter embodiment according to the invention.
  • the step of determining the position of each source Si at S N is performed by a calculation.
  • the optical assembly 6 comprises an achromatic doublet 55 and a prism 51 whose chromatic dispersion properties are exploited (more precisely the chromatic aberration properties).
  • This chromatic aberration forms the property of chromatic dispersion according to the invention in this embodiment.
  • the prism 51 transforms a collimated white beam 27 into a multitude of collimated monochromatic beams 28 whose directions depend on their wavelength
  • the doublet 55 focuses the collimated beams 28 in its focal plane as a function of their direction (but not of their wavelength).
  • n is the optical index of the prism 51 (function of the wavelength of the radius ⁇ ); for example, FIG. 6 illustrates the value of n as a function of the wavelength ⁇ in the case of a SF11 glass prism 51.
  • the achromatic doublet 55 conjugates a collimated beam 28 (point at infinity) at a point of its focal plane according to the relation:
  • the focal length of the achromatic doublet 55 is almost independent of ⁇ . To decrease the focal length and / or to increase the aperture one can rather use a triplet.
  • the calculating means typically comprise a processor, typically an analog and / or digital electronic circuit, and / or a microprocessor and / or a central unit of a computer.
  • This calculation determination step could be completed by an optical design step: radiometric optimization.
  • This calculation step consists of simulating the source + optical system assembly in the real operating direction in order to optimize the collimated output white beam by slight modifications of the position of the sources as well as the radii of curvature, thicknesses and / or positions of the optics of the multiplexer.
  • the manufacturing method according to the invention it glosses comprises a fixation, along the fixation section 3, of each source Si to S N on the support 2 at its position X1 to X N previously determined, so that the sources Si to S N are distributed along the direction of attachment 3 in increasing order of working wave length ⁇ to ⁇ ⁇ and according to the law or the properties of chromatic dispersion of the spectral multiplexer.
  • the support 2 is a flat surface integral with an electronic chip 11 provided with connecting lugs 12 arranged to fix the chip 11 on an electronic circuit and to allow each source Si to S N to be supplied with electricity independently.
  • the support 2 is covered with a collar before the deposit of each source Si at S N.
  • a collar before the deposit of each source Si at S N.
  • either conductive glue or insulating collar is used.
  • this source is seized by a suction point, and the source S is deposited on the support 2 (more precisely in contact with the glue) by the suction point, in its position. X, previously determined.
  • the projection of the tip on the plane of the support 2 remains fixed, and the support 2 is mounted on a piezoelectric displacement plate and is movable so as to deposit the source S, at its good position X, previously determined. .
  • An additional cooking step is implemented to permanently fix the glue.
  • the attachment comprises a fixation of the sources Si to S N over at least two (of preferably at least three, preferably three) parallel attachment axes 13, 14, 15 extending along the direction of attachment 3.
  • the sources do not necessarily have the same coordinates Yi to Y N perpendicular to the direction 3.
  • the size of the sources Si is reduced to S N by
  • the transmitter 1 according to the invention obtained by a manufacturing method according to the invention, is particularly clever in that it comprises sources Si to S N over at least two (preferably at least three, from preferably three) parallel fixing pins 13, 14, 15 extending along the fixing direction 3.
  • the sources S i to S N there are pairs of two sources (e.g. Sio and Su, or Su and Si 2, or S i2 and Si 3, or Si 3 and Si 4 or S i4 and Si 5) having along the direction of attachment 3 of the neighboring positions (ie without third source having an intermediate position along the attachment direction 3 between the positions of these two sources along the direction of attachment 3) but which are not fixed on the same attachment axis 13, 14, 15.
  • two sources e.g. Sio and Su, or Su and Si 2, or S i2 and Si 3, or Si 3 and Si 4 or S i4 and Si 5
  • the sources Si at S N comprise two sets: a first set of sources S1 to S9, and
  • a second set of sources S10 to S15 whose working wavelengths K 10 to K 15 are greater than all the working wavelengths ⁇ to ⁇ 9 of the sources of the first set.
  • All the sources of the second set belong to a pair of two sources (eg Sio and Su, or Su and Si 2 , or S i2 and Si 3 , or Si 3 and S i 4 , or Si 4 and S15) having the fixing direction 3 of neighboring positions but which are not fixed on the same attachment axis 13, 14, 15.
  • a pair of two sources eg Sio and Su, or Su and Si 2 , or S i2 and Si 3 , or Si 3 and S i 4 , or Si 4 and S15
  • Each source is connected to an anode 16 and to a cathode 17 (typically by a micro-welding of gold wire).
  • the transmitter 1 comprises the support 2 and the sources Si to S N.
  • the transmitter 1 may further comprise the chip 11 secured to the support 2.
  • the transmitter may further comprise control electronics (not shown), arranged to control each source independently of the other sources.
  • this control electronics is an electronic circuit (printed circuit) on which the chip 11 is fixed.
  • the manufacturing method according to the invention may comprise, as illustrated in FIGS. 3 and 4, after the fixing of each source Si to S N , an association of the transmitter 1 with the spectral multiplexer 4 considered to determine the X to X N position of each source Si to S N.
  • a method for manufacturing an assembly comprising the transmitter 1 and the multiplexer is thus proposed.
  • the multiplexer 4 is associated with the transmitter 1 by placing the transmitter 1 at its placement 5 considered when determining the positions X 1 to X N of sources S 1 to S N.
  • the transmitter unit 1 plus the multiplexer 4 may form part of an absorption spectrometer, the spectral multiplexer 4 being adapted to mix the light beams of the sources Si to S N to form a multiplexed (or superimposed) light beam 26 intended to illuminate a sample to be analyzed.
  • the support 2 is placed:
  • X ref 0
  • each source Si to S N has a quadrilateral, square or diamond shape.
  • each source has one of its diagonals of its quadrilateral shape aligned with one of the attachment axes 13 , 14 or 15. This allows to bring the axes together, that is to say, to work with chromatic dispersions more "tightened” to obtain a more compact transmitter and thus a better collection efficiency.
  • the first fastening axis 13 corresponds to a first working wavelength interval (300 to 580 nm) of the sources Si to S 8 distributed along this axis 13, and
  • the second fixing axis 14 corresponds to a second working wavelength interval (620 to 860 nm) of the sources S 9 to Si 5 distributed over this axis 14,
  • each source Si to S 8 of this axis 13 is fixed along the fastening direction 3 on the support 2 at its position respectively X 1 to X 8 determined according to the first or the second embodiment of the method according to the invention (measurement or calculation) previously described, so that the sources Si to S 8 of this axis 13 are distributed along the attachment direction 3 in ascending order of wavelength of work ⁇ to ⁇ 8 , and
  • each source S 9 to Si 5 of this axis 14 is fixed on the support 2 at its position X 9 to Xi 5 respectively determined according to the first or the second direction.
  • the second embodiment of the method according to the invention (measurement or calculation) previously described, so that the sources S 9 to Si 5 of this axis 14 are distributed along the attachment direction 3 in increasing order of length of working wave ⁇ 9 to ⁇ 5 .
  • the case of Figure 13 corresponds preferably to the case of Figure 4 for which the prism 51 is replaced by a diffraction grating.
  • the multiplexer and the optical assembly comprise (preferably consist of) the same diffraction grating.
  • the first attachment axis 13 exploits the chromatic dispersion properties of the first order diffraction grating and the second attachment axis 14 exploits the chromatic dispersion properties of the second order diffraction grating.
  • the dispersion of a diffraction grating is linear. All sources considered globally may not be distributed along the attachment direction 3 in increasing order of working wavelength. This is particularly the case, with reference to FIG. 17, when the optical assembly 6 has chromatic dispersion properties comprising chromatic folds in the plane of the support 2, as for an apochromatic lens. Note in the case of Figure 17, in view of the various parallel axes 13, 14, 15 and 40, that:
  • each source Si to S 3 of this axis 40 is fixed along the support direction 3 on the support
  • each source Sio, Si 2 O 14 and this axis 13 of the support 2 is fixed along the fastening direction 3 each source Sio, Si 2 O 14 and this axis 13 of the support 2 at its respective position X 10, X 2 and X i4 determined according to the first or second method embodiment of the invention (measurement or calculation) previously described, so that the sources Sio, Si 2 and S14 of this axis 13 are distributed along the attachment direction 3 by increasing order of working wavelength ⁇ 0 , A i2 and K 14 ,
  • each source S 4 to S 9 of this axis 14 is fixed along the fastening direction 3 on the support 2 at its position X 4 to X 9, respectively, determined according to the first or second the second embodiment of the method according to the invention (measurement or calculation) previously described, so that the sources S 4 to S 9 of this axis 14 are distributed along the attachment direction 3 in increasing order of length of working wave ⁇ 4 to ⁇ 9 / and
  • each spring Su, Si 3 and Si 5 of this axis 15 is fixed on the support 2 at its position Xu, X i3 and X i5 determined respectively along the fixing direction 3. according to the first or second embodiment of the method according to the invention (measurement or calculation) previously described, so that the sources Su, Si 3 and Sis of this axis 15 are distributed along the fixing direction 3 by order increasing working wavelength Au, A i3 and ⁇ 5 .
  • the support 2 (just like the detector 8 in the case of a measurement) can, with reference to FIG. 15, be inclined at an angle 34 (around an axis perpendicular to the attachment direction 3) and / or
  • the support 2 (just like the detector 8 in the case of a measurement) can, with reference to FIG. 16, be inclined at an angle 35 (around an axis parallel to the attachment direction 3) with respect to the optical axis A1 or A2, and / or
  • the plane support 2 can be provided with relief patterns (recesses, bumps, grooves and / or steps) of sorts that when the sources S1 to SN are fixed on the support
  • the first embodiment of the method according to the invention can be used to manufacture the second emitter embodiment according to the invention.
  • the second method embodiment of the invention may be based on a calculation whose calculation steps, implemented by technical means, are based on a theoretical model or a numerical simulation model. .
  • the prism 51 may be replaced or combined with a diffraction grating whose chromatic dispersion properties will also be exploited.
  • the first or the second method embodiment of the invention can be used to manufacture a variant of the second emitter embodiment according to the invention (FIG. 4), in which:
  • the prism 51 has a curved (preferably concave) face 30 for the input of the light beams, and / or a curved (preferably concave) face 31 for outputting the light beams, or
  • the prism 51 is replaced by two lenses, of which a first lens (faces 30 and 32) positioned on the input face of the light beams of the prism 51, and a second lens (face 31 and 33) positioned on the exit face light beams of the prism 51, that is to say by two lenses (preferably biconcave) whose optical axes intersect between these two lenses.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un émetteur de lumière comprenant plusieurs sources (S1 à S15) et un support (2). Chaque source (S1 à S15) est agencée pour émettre un faisceau lumineux à une longueur d'onde de travail. Pour chaque source, on détermine une position (X1 à X15) de cette source le long d'une direction de fixation (3), en fonction de propriétés optiques d'un multiplexeur spectral prévu pour être associé à cet émetteur, de la longueur d'onde de travail de cette source et d'un placement de l'émetteur par rapport au multiplexeur. Ces positions (X1 à X15) sont déterminées pour que, lorsque l'émetteur est associé au multiplexeur, le multiplexeur (4) superpose spatialement les faisceaux lumineux. Ensuite, on fixe, le long de la direction de fixation (3), chaque source (S1 à S15) sur le support (2) à sa position (X1 à X15) précédemment déterminée, de sorte que les sources soient réparties selon la loi ou les propriétés de dispersion chromatique du multiplexeur spectral. De manière avantageuse, on peut fixer les sources (S1 à S15) sur plusieurs axes de fixation parallèles (13, 14, 15) s'étendant le long de la direction de fixation (3).

Description

«Procédé de fabrication d'un émetteur de lumière»
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un émetteur de lumière. Elle concerne aussi l'émetteur obtenu par un tel procédé.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement mais de manière non limitative celui des émetteurs de lumière miniaturisés tel un émetteur « multichip » à Diodes Electroluminescentes micrométriques, pour des applications telle que de la spectroscopie optique ou l'éclairage multispectral.
Etat de la technique antérieure
Le concept d'émetteur de lumière telle qu'un émetteur LED
« multichip » existe depuis les années 2000 mais est exclusivement exploité par l'industrie de l'éclairage.
Les enjeux de l'industrie de l'éclairage sont d'ordre colorimétrique et photométrique : leur but est d'obtenir un maximum de flux, souvent exprimé en lumen, et d'optimiser le rendu colorimétrique pour obtenir la lumière blanche de la meilleure qualité possible en se basant sur l'Index de Rendu Colorimétrique.
Le marché de l'éclairage demande un maximum de flux donné en lumen. Ainsi les émetteurs « multichip » existant sur le marché maximisent la densité de sources (ou « chips », typiquement des micro-LEDs) dans la lampe pour avoir plus d'intensité lumineuse et conçoivent des optiques collectrices spécifiques. C'est notamment le cas du brevet US20120068198 déposé par Crée en 2011. Les points marquants de ce brevet sont le design du positionnement des sources pour maximiser la densité de sources. Le design est fait de manière à optimiser le rendement et obtenir un bon rendu colorimétrique.
En éclairage, il s'agit la plupart du temps de sources haute-puissance donc il y a de nombreuses problématiques thermiques à résoudre. Le design des supports ou des procédés est souvent basé sur une optimisation de la dissipation thermique. Dans le brevet US20110198628, on peut voir qu'ils collent directement chaque source sur la base métallique pour une dissipation optimale de la chaleur et que le design est fait de façon à optimiser les réflexions internes et donc le flux final en utilisant un PCB (Printed Circuit Board) astucieusement travaillé. Il est également mentionné la minimisation de la distance entre les sources pour avoir un meilleur recouvrement entre les sources.
La maximisation de la densité de sources sur la surface d'un émetteur « multichip » est donc une caractéristique essentielle pour l'homme du métier pour ces différents exemples d'émetteurs « multichip ».
Le but de l'invention est de proposer un procédé pour fabriquer un émetteur de lumière qui puisse s'adresser à d'autres marchés que celui de l'éclairage, notamment à des marchés scientifiques tels que la spectroscopie d'absorption ou de fluorescence, l'éclairage pour la microscopie ou l'endoscopie, ou encore la communication par lumière visible (LIFI).
Exposé de l'invention
Cet objectif est atteint avec un procédé de fabrication d'un émetteur de lumière comprenant plusieurs sources de lumière distinctes et un support commun à toutes les sources, chaque source étant agencée pour émettre un faisceau lumineux à une longueur d'onde dite de travail, caractérisé en ce qu'il comprend :
- pour chaque source, une détermination d'une position de cette source le long d'une direction de fixation, en fonction de propriétés optiques (typiquement de dispersion chromatique ou de préférence d'aberration chromatique) d'un multiplexeur spectral prévu pour être associé à cet émetteur, de la longueur d'onde de travail de cette source et d'un placement de l'émetteur par rapport au multiplexeur, le multiplexeur spectral comprenant un ensemble optique présentant des propriétés de dispersion chromatique (de préférence d'aberration chromatique, typiquement d'aberration chromatique d'une lentille et/ou d'un prisme, de préférence d'aberration chromatique latérale) ; les positions de ces sources étant déterminées pour que, pour ce placement de l'émetteur et pour ces positions des sources, l'ensemble optique soit agencé pour rapprocher spatialement les faisceaux lumineux des sources (grâce à ses propriétés de dispersion chromatique ou de préférence d'aberration chromatique) de sorte que le multiplexeur superpose spatialement lesdits faisceaux lumineux,
- une fixation, le long de la direction de fixation, de chaque source sur le support à sa position précédemment déterminée. On peut fixer chaque source sur le support à sa position précédemment déterminée de sorte que les sources soient réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail . Pour l'étape de fixation, on peut fixer le long de la direction de fixation chaque source sur le support à sa position précédemment déterminée, de sorte que toutes les sources considérées globalement soient réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail .
La fixation peut comprendre une fixation des sources sur au moins deux axes de fixation parallèles s'étendant le long de la direction de fixation. Parmi toutes les sources, deux sources ayant des positions voisines le long de la direction de fixation ne sont de préférence pas fixées sur le même axe de fixation. Dans le cas à plusieurs axes de fixation :
- chaque source peut avoir une forme de quadrilatère, de préférence de carré ou de losange ; pour au moins une partie des sources les unes à la suite des autres le long de la direction de fixation, chaque source a de préférence une de ses diagonales de sa forme de quadrilatère alignée sur un des axes de fixation ; et/ou
- les sources peuvent être réparties sur les différents axes de fixation de sorte qu'à chaque axe de fixation correspond un intervalle de longueur d'onde de travail des sources réparties sur cet axe, de sorte qu'il n'y a pas d'intersection entre les intervalles de longueur d'onde de travail des différents axes de fixation ; et/ou - pour chaque axe de fixation considéré individuellement, on peut fixer le long de la direction de fixation chaque source de cet axe sur le support à sa position précédemment déterminée, de sorte que les sources de cet axe soient réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail.
Dans ce cas, toutes les sources considérées globalement peuvent ne pas être réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail.
L'ensemble optique peut comprendre un système optique présentant une aberration chromatique latérale, les positions des sources correspondant à une utilisation hors d'axe du système optique. Alternativement, l'ensemble optique peut comprendre un réseau de diffraction.
La fixation de chaque source peut comprendre une saisie de la source par une pointe aspirante, et un dépôt de la source par la pointe aspirante sur le support. On peut recouvrir de colle le support avant le dépôt de chaque source, et chaque source peut être déposée sur la colle.
L'émetteur peut comprendre une électronique de commande des sources, agencée pour commander chaque source indépendamment des autres sources.
Le procédé selon l'invention peut comprendre, après la fixation, une association de l'émetteur avec le multiplexeur à son placement considéré lors de la détermination des positions de sources.
Chaque source est de préférence quasi monochromatique.
Chaque source peut comprendre (de préférence peut consister en) une diode électroluminescente.
Le support peut être solidaire d'une puce électronique munie de pattes de connexion agencées pour fixer la puce sur un circuit électronique.
L'ensemble optique peut comprendre une lentille et/ou un prisme et/ou un réseau de diffraction.
Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un émetteur obtenu par un procédé de fabrication selon l'invention, ou un ensemble émetteur plus multiplexeur obtenu par un procédé de fabrication selon l'invention.
Il est donc proposé un émetteur de lumière selon l'invention (de préférence un ensemble de cet émetteur plus un multiplexeur comprenant un ensemble optique présentant des propriétés de dispersion chromatique), ledit émetteur comprenant plusieurs sources de lumière distinctes et un support commun à toutes les sources, chaque source étant agencée pour émettre un faisceau lumineux à une longueur d'onde dite de travail, chaque source ayant sur le support une position le long d'une direction de fixation (définie en fonction de propriétés optiques du multiplexeur spectral, de la longueur d'onde de travail de cette source et d'un placement de l'émetteur par rapport au multiplexeur dans le cas de l'ensemble émetteur + multiplexeur, de sorte que l'ensemble optique soit agencé pour rapprocher spatialement les faisceaux lumineux des sources grâce à ses propriétés de dispersion chromatique et de sorte que le multiplexeur superpose spatialement lesdits faisceaux lumineux).
Les sources sont de préférence réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail. Toutes les sources considérées globalement sont de préférence réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail.
Les sources peuvent être réparties sur au moins deux axes de fixation parallèles s'étendant le long de la direction de fixation. Parmi toutes les sources, deux sources ayant des positions voisines le long de la direction de fixation ne sont de préférence pas fixées sur le même axe de fixation. Dans le cas à plusieurs axes de fixation :
- chaque source peut avoir une forme de quadrilatère, de préférence de carré ou de losange ; pour au moins une partie des sources les unes à la suite des autres le long de la direction de fixation, chaque source a de préférence une de ses diagonales de sa forme de quadrilatère alignée sur un des axes de fixation ; et/ou
- les sources peuvent être réparties sur les différents axes de fixation de sorte qu'à chaque axe de fixation correspond un intervalle de longueur d'onde de travail des sources réparties sur cet axe, de sorte qu'il n'y a pas d'intersection entre les intervalles de longueur d'onde de travail des différents axes de fixation ; et/ou
- pour chaque axe de fixation considéré individuellement, on peut fixer le long de la direction de fixation chaque source de cet axe sur le support à sa position précédemment déterminée, de sorte que les sources de cet axe soient réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail. Dans ce cas, toutes les sources considérées globalement peuvent ne pas être réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail.
L'émetteur peut comprendre une électronique de commande des sources, agencée pour commander chaque source indépendamment des autres sources.
Chaque source est de préférence quasi monochromatique.
Chaque source peut comprendre (de préférence peut consister en) une diode électroluminescente.
Le support peut être solidaire d'une puce électronique munie de pattes de connexion agencées pour fixer la puce sur un circuit électronique.
Dans le cas de l'ensemble émetteur + multiplexeur :
-l'ensemble optique peut comprendre un système optique présentant une aberration chromatique latérale, les positions des sources correspondant à une utilisation hors d'axe du système optique, et/ou
- l'ensemble optique peut comprendre (ou consister en) une lentille et/ou un prisme et/ou un réseau de diffraction.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
- la figure 1 illustre les spectres d'émission de deux sources lumineuses utilisées dans les modes de réalisation d'émetteurs selon l'invention décrits par la suite, - la figure 2 illustre un montage pour un premier mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention pour fabriquer un premier mode de réalisation d'émetteur selon l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique du premier mode de réalisation d'émetteur selon l'invention obtenu par le procédé illustré sur la figure 2,
- la figure 4 illustre de manière schématique un deuxième mode de réalisation d'émetteur selon l'invention,
- les figures 5 à 9 illustrent des éléments pris en compte pour un deuxième mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention pour fabriquer le deuxième mode de réalisation d'émetteur selon l'invention,
- la figure 10 est une vue plus globale d'un émetteur 1 selon l'invention, et
- la figure 11 illustre un support 2 d'un émetteur 1 selon l'invention, et les sources fixées à ce support 2,
- la figure 12 illustre une variante pour un support 2 d'un émetteur 1 selon l'invention, et les sources fixées à ce support 2,
- la figure 13 illustre une autre variante pour un support 2 d'un émetteur 1 selon l'invention, et les sources fixées à ce support 2,
- la figure 14 est une vue en perspective d'une variante de support 2 d'un émetteur 1 selon l'invention muni de reliefs,
- les figures 15 et 16 sont des vues de profil d'une variante pour laquelle le support 2 d'un émetteur 1 selon l'invention est incliné, et
- la figure 17 est une vue de dessus d'un support 2 d'un émetteur 1 selon l'invention, et des sources fixées à ce support 2 dans le cas de propriétés de dispersion chromatique comprenant des repliements chromatiques dans le plan du support 2 à l'image d'un objectif apochromatique. Ces modes de réalisation étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
Un émetteur 1 selon l'invention tel que décrit par la suite comprend N sources de lumière distinctes, N étant un entier naturel supérieur ou égal à 2 (de préférence supérieur ou égal à 3, de manière préférentielle supérieur ou égal à 10).
Chaque source de lumière S, (avec i un entier, i = l à N) est agencée pour émettre un faisceau lumineux comprenant une ou plusieurs longueur d'onde dont une longueur d'onde λ, dite de travail.
Chaque source lumineuse émet sa longueur d'onde de travail dans le visible (entre 340 nm et 800 nm).
On va tout d'abord décrire, en référence à la figure 1, les spectres d'émission de chaque source lumineuse S, utilisée dans un émetteur 1 selon l'invention, (avec i un entier, i = l à N) parmi les sources Si à SN de l'émetteur.
On repère l'intensité lumineuse Ι,(λ), respectivement Ii+i(A), de deux sources lumineuses quasiment monochromatiques aux longueurs d'onde λ,, respectivement Ài+1. Chaque spectre Ι,(λ), respectivement Ii+i (λ), a la forme d'une courbe « en cloche » (par exemple une gaussienne) présentant un pic à la longueur d'onde dite de travail λ,, respectivement λ,+ι . Ce pic présente une largeur à mi-hauteur relativement faible par rapport à la longueur d'onde de travail.
Ainsi, une première source lumineuse S, présente un spectre d'émission en cloche avec :
un pic de hauteur I|,max (valeur maximale de l'intensité lumineuse Ι,(λ), c'est-à-dire I|,max (λ,)) pour la longueur d'onde de travail λ, (par exemple λι = 380 nm), et une largeur à mi-hauteur Δλ, autour du pic à λ,, égale ici à 10 nm.
De la même manière, une deuxième source lumineuse Si +i présente un spectre d'émission en cloche avec :
- un pic de hauteur Ii +i,max (valeur maximale de l'intensité lumineuse Ι,+ι(λ), c'est-à-dire Ii +i,max (λ,+ι)) pour la longueur d'onde de travail λ,+ι (par exemple λ2 = 410 nm), et
une largeur à mi-hauteur Δλ,+ι autour du pic à λ,+ι, égale ici à
10 nm.
On peut alors considérer que les sources lumineuses S, et Si +i sont quasi monochromatiques, car :
la largeur à mi-hauteur Δλ, de la source lumineuse S, est faible par rapport à la longueur d'onde λ, car Δλ,Α < < 1, de préférence Δλ7λ,< 10, de préférence Δλ,Α< 100
- la largeur à mi-hauteur Δλ,+ι de la source lumineuse Si +i est faible par rapport à la longueur d'onde λ,+ι car Δλ,+ι/λ,+ι < < 1, de préférence Δλ,+ι/λ,+^ ΙΟ, de préférence Δλ,+ι/λ,+^ ΙΟΟ.
Chaque source a une longueur d'onde de travail distincte de la longueur d'onde de travail des autres sources.
Chaque source S, émet sa longueur d'onde de travail λ, à une intensité lumineuse au moins dix fois (de préférence 100 fois) supérieure par rapport aux autres sources, c'est-à-dire que :
Ιί(λί)≥10 Ι^λ;) avec i un entier i = l à N ; et avec k un entier k= l à
N mais k≠i (de préférence 7ί (λ.) > 100 (λ.) ).
De préférence, la longueur d'onde de travail de chaque source n'est pas émise par les autres sources.
On peut également prévoir d'utiliser des sources polychromatiques présentant d'autres formes de spectre. Selon l'invention, en fonction de la position de la source lumineuse, seule une partie de son spectre centrée sur une longueur d'onde dite de travail ou d'émission sera exploitée. On peut donc utiliser une source polychromatique, pourvu que son spectre présente une intensité élevée à cette longueur d'onde de travail . Chaque source lumineuse comprend (de préférence consiste en) une diode électroluminescente (DEL ou « LED » en anglais pour « Light-Emitting Diode »). L'utilisation de diodes électroluminescentes permet de réduire les risques de défaillances, les LEDs étant des sources lumineuses ayant une durée de vie supérieure aux sources lumineuses utilisées habituellement dans des dispositifs tels qu'un spectromètre, comme les sources à incandescence ou à décharge. En outre, les LED présentent l'avantage d'être de taille réduite et de coût faible.
Chaque source comprend ou est une diode électroluminescente de type encapsulées. On entend par là que chaque source comporte ici chacune au moins une diode électroluminescente ou « puce DEL » (« LED chip » en anglais) qui émet de la lumière et placée dans un boîtier permettant, d'une part, de dissiper la chaleur dégagée par chaque puce lorsque celle-ci émet (assurant ainsi une température constante, par exemple avec l'aide d'un module Pelletier comme cela est fait classiquement), et, d'autre part, d'amener la puissance électrique (en particulier le courant électrique) jusqu'à chaque puce pour son fonctionnement. Le boîtier est donc généralement constitué d'un matériau résistant thermiquement et isolant électriquement comme par exemple un polymère époxyde tel que la résine époxy, ou bien une céramique.
Ainsi, chaque source est prévue pour fonctionner à une température donnée et à une intensité électrique donnée.
La détermination de chaque position selon l'invention est réalisée dans cette hypothèse de température donnée et d'intensité électrique donnée, qui correspond donc au point de fonctionnement optimal. Cependant, on remarquera que des variations de 1 ou 2 nanomètres de longueur d'onde ne sont de toutes manières pas dramatiques pour une DEL comprenant un spectre d'une dizaine de nanomètres de largeur à mi- hauteur, en particulier lorsque l'on utilise un ensemble optique 6 comprenant un prisme 51 (deuxième mode de réalisation décrit par la suite) ou un système optique 25 utilisé hors d'axe et présentant une aberration chromatique latérale (premier mode de réalisation décrit par la suite) qui ne sélectionne pas une partie réduite de ce spectre mais transmet tout le spectre de chaque faisceau lumineux émis par chaque source et traversant cet ensemble optique 6.
Le boîtier comprend généralement deux pattes métalliques qui sont reliées sur le support 2 respectivement à une anode et à une cathode. On peut avoir :
- une seule diode électroluminescente ou « puce DEL » par boîtier (cas « puce unique » ou « single chip »). Dans ce cas, chaque fixation de source sur le support 2 comprend typiquement une fixation de la source directement dans son boîtier par soudure (typiquement soudure SM D) du boîtier sur le support 2. Ce cas a pour inconvénient de nécessiter un espacement entre deux sources supérieur à la dimension des chips, car au moins égal à la dimension des boîtiers.
- Plusieurs diodes électroluminescentes ou « puces DEL » par boîtier (cas « multi cœur ») . Dans ce cas préférentiel qui sera décrit plus en détails par la suite, chaque fixation de source sur le support 2 comprend typiquement une fixation de la source sur le support 2 via de la colle. Une fois plusieurs (de préférence toutes les) sources fixées sur le support, on les encapsule par un unique boîtier. Ce cas est nettement préféré par rapport au cas précédent, car il permet de rapprocher les sources entre elles, c'est-à-dire de travailler avec des dispersions chromatiques plus « resserrées », afin d'obtenir un émetteur plus compact. Chaque source (« puce DEL ») possède une surface plane (de préférence Lambertienne) émettrice de lumière s'étendant parallèlement à un plan (et est agencé pour émettre son faisceau de préférence selon une direction moyenne perpendiculaire à ce plan), de sorte que l'on définisse l'épaisseur de cette source perpendiculairement à ce plan et on définit le diamètre de cette source comme étant le diamètre minimum d'un cercle contenu dans ce plan et pouvant entourer cette source. Le diamètre de chaque source est de préférence inférieur à 1 millimètre, de manière plus préférentielle inférieur à 300 micromètres.
Par « position » X, d'une source S,, on entendra de manière naturelle pour l'homme du métier la position d'un point de repère fixe pour toutes les sources. Il s'agit de préférence de la position d u centre (ou barycentre) de la partie (ou de la surface vue de dessus) génératrice de lumière pour chaque source, ou de la position d u coin supérieur gauche de chaque source, etc.. Cette position est définie par rapport à une orig ine X= 0 définie de manière arbitraire. Par la suite, on considérera des sources en forme de rectangle, losange ou carré, et on considéra la position de chaque source comme étant la position d u centre d u rectangle, losange ou carré formé par chaq ue source.
De même, lorsq ue l'on considère d ifférentes sources alig nées, fixées, réparties, etc. sur d ifférents axes ( 13, 14, 15, et/ou 40) on parle de l 'al ig nement, de la fixation, de la répartition, etc. de ce point de repère fixe (centre, barycentre, coin, ang le, etc.. ) de chaque source sur ces d ifférents axes ( 13, 14, 15, et/ou 40) . On va par la suite décrire deux modes de réal isation de procédé selon l'invention pour fabriq uer un émetteur de lumière 1 selon l'invention, cet émetteur de lumière 1 comprenant les d ifférentes sources de lumière S, (i un entier, i = l à N) d istinctes précédemment décrites et un support 2 plan et commun à toutes les sources. U n premier mode de réal isation sera un procédé de fabrication comprenant des mesures de positions des sources. U n deuxième mode de réal isation sera un procédé de fabrication comprenant des calculs de positions de sources. Dans ces deux modes de réal isations, le procédé de fabrication selon l 'invention comprend :
- pour chaq ue source S,, une détermination (par mesure ou par calcul) d 'une position X, de cette source S, le long d 'une d irection de fixation 3, en fonction de propriétés optiq ues d'un multiplexeur spectral 4 prévu pour être associé à cet émetteur 1 , de la long ueur d 'onde de travail λ, de cette source et d 'un placement 5 de l'émetteur 1 par rapport au multiplexeur 4, le multiplexeur spectral 4 comprenant un ensemble optiq ue 6 présentant des propriétés de d ispersion chromatiq ue ; les positions Xi à XN des sources Si à SN sont déterminées pour que, pour ce placement 5 de l'émetteur et pour ces positions Xi à XN des sources Si à SN, l'ensemble optiq ue 6 soit agencé pour rapprocher spatialement les faisceaux lumineux des sources Si à SN grâce à ses propriétés de dispersion chromatique de sorte que le multiplexeur 4 superpose spatialement (au moins partiellement, de préférence complètement) lesdits faisceaux lumineux en un faisceau lumineux multiplexé 26,
- une fixation, le long de la direction de fixation 3, de chaque source Si à SN sur le support 2 à sa position Xi à XN précédemment déterminée, de sorte que les sources Si à SN soient réparties le long de la direction de fixation 3 (de préférence par ordre croissant de longueur d'onde de travail Ai à AN, les sources Si à SN sont donc de préférence rangées par ordre croissant de chromaticité.) selon la loi ou les propriétés de dispersion chromatique du multiplexeur spectral 4.
L'étape de détermination est mise en œuvre par des moyens techniques (moyens de mesure, typiquement un détecteur et un éventuel filtre, ou des moyens de calcul).
L'émetteur 1 ainsi obtenu est agencé pour que, une fois associé au multiplexeur 4, le multiplexeur 4 mette en œuvre un multiplexage spectral des faisceaux émis par les sources Si à SN. On parle de multiplexage spectral pour désigner la combinaison spatiale de plusieurs faisceaux lumineux contribuant chacun à la composition spectrale finale d'un faisceau lumineux 26 de rayons parallèles, dit faisceau lumineux « collimaté » 26. Le faisceau lumineux multiplexé 26 est donc un faisceau lumineux polychromatique, puisqu'il comprend plusieurs longueurs d'onde mélangées
Le terme de dispersion chromatique selon l'invention inclut les aberrations chromatiques.
Une aberration chromatique d'un ensemble optique 6 (comprenant ou consistant par exemple en un système optique 25 ou un prisme 51 tel que décrit par la suite) est une variation de la position du point de focalisation d'un faisceau lumineux incident collimaté sur cet ensemble optique 6 puis traversant cet ensemble optique 6, en fonction de la longueur d'onde de ce faisceau lumineux. Une aberration chromatique latérale d'un ensemble optique 6 (comprenant ou consistant par exemple en un système optique 25 tel que décrit par la suite) est une variation de la position latérale (i.e. perpendiculairement à l'axe optique Al du système optique 25) du point de focalisation d'un faisceau lumineux incident collimaté sur cet ensemble optique 6 puis traversant cet ensemble optique 6, en fonction de la longueur d'onde de ce faisceau lumineux.
La propagation d'un faisceau lumineux émis par chaque source lumineuse Si à SN se fait en espace libre depuis ladite source jusqu'à l'ensemble optique 6. "Espace libre" désigne tout médium spatial d'acheminement du signal : air, espace inter-sidéral, vide, etc, ceci par opposition à un médium de transport matériel, tel la fibre optique ou les lignes de transmission filaires ou coaxiales. Il n'y a donc pas de couplage entre le faisceau lumineux émis par une source lumineuse, et un guide d'onde. Il n'y a pas de couplage dit « fibre-à-LED » tel qu'il peut exister dans l'art antérieur. Selon l'invention, on a ainsi peu de pertes énergétiques. Les faisceaux lumineux sont efficacement mélangés, et l'intensité du faisceau superposé 26 est élevée. En outre, cette caractéristique offre une plus grande liberté de positionnement des sources lumineuses Si à SN ce qui réduit le coût de production selon l'invention et rend possible une production à la chaîne. En effet, on est dispensé d'une action de couplage entre une fibre optique et une source pour chacune des sources. On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 et 3, un premier mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention pour fabriquer un premier mode de réalisation d'émetteur 1 selon l'invention .
Dans le premier mode de réalisation d'émetteur 1 selon l'invention, l'ensemble optique 6 comprend au moins un système optique 25 utilisé hors d'axe et présentant une aberration chromatique latérale. Cette aberration chromatique latérale forme la propriété de dispersion chromatique selon l'invention . L'utilisation hors d'axe accentue, voire fait apparaître, la dispersion spatiale latérale des longueurs d'onde. On peut également parler de chromatisme de grandeur apparente.
Le coût d'un tel système optique 25 est généralement faible car, de manière intrinsèque, tout système optique exploité hors d'axe présente de l'aberration chromatique latérale, s'il n'est pas spécifiquement corrigé de cette aberration au moyen de solutions connues dans la conception optique.
Les sources lumineuses Si à SN peuvent être placées respectivement aux foyers du système optique 25 correspondant aux longueurs d'onde Aià λΝ, de sorte que leurs faisceaux lumineux soient multiplexés à la sortie du système optique 25.
Le système optique 25 est dit « utilisé hors d'axe », c'est-à- dire hors de son axe optique Al. En d'autres termes, un faisceau lumineux incident, convergent au foyer objet du système optique, ne ressort pas de ce système optique parallèle à l'axe optique Al dudit système. Ainsi, les foyers du système optique 25 correspondant à différentes longueurs d'onde λι à λΝ sont suffisamment séparés pour pouvoir placer les sources lumineuses correspondantes Si à SN à l'endroit de ces foyers. Ce faisant, le multiplexage spectral est précisément et automatiquement réalisé par le système optique aberrant 25 utilisé hors d'axe.
Dans ce premier mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention, l'étape de détermination de la position de chaque source Si à SN est réalisée par une mesure.
Le multiplexeur 4 consiste en l'ensemble optique 6.
L'ensemble optique 6 comprend (et même consiste en) le système optique 25 hors d'axe, c'est-à-dire dans cet exemple une lentille biconcave épaisse 25 d'axe optique Al dont on exploite les aberrations chromatiques. La lentille 25 possède des foyers Fi à FN correspondant aux longueurs d'onde λι à λΝ. À cause de l'aberration chromatique latérale, ces foyers sont distincts et séparés, alignés selon une droite sécante avec l'axe optique Al de la lentille 25.
L'ensemble optique 6 comprend donc un système optique (la lentille 25 dans ce cas particulier) présentant une aberration chromatique latérale, les positions déterminées des sources Si à SN correspondant à une utilisation hors d'axe du système optique.
On utilise un détecteur 8 qui a la même forme (ici, plan) que le support 2. Le détecteur 8 est agencé pour détecter un faisceau lumineux focalisé sur lui, et pour déterminer une position du point de focalisation de ce faisceau sur la surface de détection de ce détecteur 8.
Le détecteur 8 est typiquement un détecteur matriciel (caméra CCD (« Charge-Coupled Device ») ou détecteur PDA (« Photo Diode Array ») ou réseau de PMT (« Photo Multiplier Tube »)) ou non (par exemple une diode PSD pour « Position Sensitive Detector ») .
Le placement 5 de l'émetteur 1 par rapport au multiplexeur 4, considéré pour déterminer les positions des sources Si à SN , correspond à une distance 7 entre :
- le sommet de la surface concave 9 de la lentille 25 orientée vers le support 2, et
- le support 2
ce support 2 étant plan et positionné perpendiculairement à l'axe Al de la lentille 25.
Mesure
Pour mesurer la position X, , le long de la direction de fixation 3, de chaque source S,, on place le détecteur 8 à ce placement 5 par rapport au multiplexeur 4, c'est-à-dire dans cet exemple :
- à la distance 7 précédemment considérée, mais cette fois ci entre le sommet de la face concave 9 de la lentille 25 orientée vers le détecteur 8 et le détecteur 8, puisque le détecteur 8 remplace le support 2, et
- perpendiculairement à l'axe Al de la lentille 25.
Enfin, on procède à une illumination de l'autre face 10 de la lentille 25 par un faisceau collimaté 27 de lumière blanche, correspondant à une utilisation hors d'axe Al de la lentille 25.
On dispose en outre :
- soit à une position 18b entre le détecteur 8 et le multiplexeur 4,
- soit à une position 18a avant la lentille 25, c'est-à-dire dans le faisceau collimaté 27 de lumière blanche un filtre 18 très sélectif (filtre passe bande, largeur à mis hauteur de lOnm) et laissant passer la longueur d'onde de travail λ, de cette source (typiquement laissant passer au moins 90% de l'intensité de cette longueur d'onde de travail λ,,) mais bloquant les longueurs d'onde de travail des autres sources (typiquement bloquant au moins 90% de l'intensité de ces longueurs d'onde, de préférence bloquant au moins 99,9% de l'intensité de ces longueurs d'onde) .
On détermine ainsi la position X, de la source S, comme étant la position du point de focalisation détecté par le détecteur 8.
On procède ainsi pour chaque source, en changeant de filtre 18 pour chaque source.
La position 18a est très nettement préférée. En effet, le filtre 18 est en général optimisé et fonctionne mieux à une incidence donnée (incidence normale dans le cas de la figure 2), et à la position 18a il n'y a pas de variation d'incidence des différentes longueurs d'ondes sur le filtre 18, alors qu'à la position 18b les différentes longueurs d'onde ont différentes incidences sur le filtre 18.
Dans une variante, on peut se passer de filtre 18 en remplaçant le faisceau blanc 27 par un faisceau 27 monochromatique à la longueur d'onde de travail λ, de la source S, dont on cherche à déterminer la position X,, et en changeant donc de longueur d'onde monochromatique du faisceau 27 pour chaque source S, .
On va maintenant décrire, en référence aux figures 4 à 9, un deuxième mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention pour fabriquer un deuxième mode de réalisation d'émetteur selon l'invention .
Dans ce deuxième mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention, l'étape de détermination de la position de chaque source Si à SN est réalisée par un calcul .
Dans ce deuxième mode de réalisation d'émetteur 1 selon l'invention, l'ensemble optique 6 comprend un doublet achromatique 55 et un prisme 51 dont on exploite les propriétés de dispersion chromatique (plus exactement les propriétés d'aberration chromatique).
Cette aberration chromatique forme la propriété de dispersion chromatique selon l'invention dans ce mode de réalisation.
Calcul
Pour déterminer la position de chacune des sources Si à SN, il faut étudier la réponse du multiplexeur dans le « sens inverse d'utilisation », c'est-à-dire étudier la dispersion chromatique d'un faisceau blanc collimaté. Dans l'ensemble optique 6 :
- le prisme 51 transforme un faisceau blanc collimaté 27 en une multitude de faisceaux monochromatiques collimatés 28 dont les directions dépendent de leurs longueur d'onde, et
- le doublet 55 focalise les faisceaux collimatés 28 dans son plan focal en fonction de leurs direction (mais pas de leur longueur d'onde).
Comme illustré sur la figure 5, pour le prisme 51, Si n0 = n2 = 1 (avec n0 et n2 les indices optiques à l'extérieur du prisme 51 à chacun de ses côtés) alors la déviation δ d'un rayon lumineux vaut: a— aa:rcsin f— s 5 iin f¾
Figure imgf000020_0001
où :
• θ0 est l'angle d'incidence du rayon
• n est l'indice optique du prisme 51 (fonction de la longueur d'onde du rayon λ) ; par exemple, la figure 6 illustre la valeur de n en fonction de la longueur d'onde λ dans le cas d'une prisme 51 en verre SF11.
• a est l'angle au sommet du prisme.
La figure 7 donne différents exemples de déviation δ en fonction de la longueur d'onde λ et de θ0 pour a = 60° (le prisme 51 a typiquement un profil ayant une forme de triangle équilatéral, car c'est un composant standard et donc peu cher). En référence à la figure 8, le doublet achromatique 55 conjugue un faisceau collimaté 28 (point à l'infini) en un point de son plan focal selon la relation:
X = F'.tan(B)
Où:
• F' est la focale du doublet 55
• X est la hauteur dans le plan focal
• Θ est l'angle du faisceau collimaté
Contrairement à une lentille simple, la focale du doublet achromatique 55 est quasi indépendante de λ. Pour diminuer la focale et/ou augmenter l'ouverture on peut plutôt utiliser un triplet.
Ainsi, on détermine la position Χί(λ,) de la source S, de longueur d'onde de travail λ, (avec i un entier i = l à N) en la calculant selon la formule:
-a et ref est
Figure imgf000021_0001
longueur d'onde pour laquelle on pose de manière arbitraire l'origine des positions (X(/lre/ ) = 0)
Cette étape de détermination par calcul est mise en œuvre par des moyens techniques, plus exactement par des moyens de calcul. Les moyens de calcul comprennent typiquement un processeur, typiquement un circuit électronique analogique et/ou numérique, et/ou un microprocesseur et/ou une unité centrale d'un ordinateur.
La figure 9 illustre un exemple pour un prisme en verre SF11, pour a = 60°, pour θ0 = QBlanc =68,5° , pour F'=35mm et pour 5ref= ô( ref) =62,3°.
Cette étape de détermination par calcul pourrait être complétée par une étape de conception optique : l'optimisation radiométrique. Cette étape de calcul consiste à simuler l'ensemble source+système optique dans le sens réel de fonctionnement afin d'optimiser le faisceau blanc collimaté de sortie par de légères modifications de la position des sources ainsi que des rayons de courbures, épaisseurs et/ou positions des optiques du multiplexeur.
Le tableau ci-dessous illustre un exemple pour un prisme en verre SFl l, pour a = 60°, pour θ0 = QBlanc = 68,5° pour F'= 35mm, pour
5ref= <5(Ar ,) =62,30 et pour N = 15 :
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0002
On va maintenant décrire, en référence aux figures 3, 4, 10 et 11 , les étapes du premier ou du deuxième mode de réalisation de procédé de fabrication selon l'invention qui suivent l'étape de détermination de la position X, de chaque source S, . On considérera comme exemple le cas des quinze positions Xi à Xi5 résumées dans le tableau ci-dessus q ui correspondent aux positions déterminées par calcul mais q ui peuvent aussi correspondre à des valeurs déterminées par des mesures selon le premier mode de réal isation de procédé de fabrication selon l 'invention .
Après avoir déterminé les positions des sources Si à SN, le procédé de fabrication selon l'invention il lustré comprend une fixation, le long de la d irection de fixation 3, de chaq ue source Si à SN sur le support 2 à sa position Xi à XN précédemment déterminée, de sorte q ue les sources Si à SN soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de long ueur d 'onde de travail λι à λΝ et selon la loi ou les propriétés de d ispersion chromatiq ue d u multiplexeur spectral .
On remarq ue q ue selon l'invention on ne cherche pas simplement à mettre les sources Si à SN les plus proches les unes des autres : l'espacement entre les sources Si à SN doit respecter la loi de d ispersion chromatiq ue de l'ensemble optiq ue 6 pour leq uel il est conçu .
Le support 2 est une surface plane solidaire d 'une puce électroniq ue 11 munie de pattes de connexion 12 agencées pour fixer la puce 11 sur un circuit électroniq ue et pour permettre d'alimenter en électricité chaque source Si à SN de manière indépendante.
On recouvre de col le le support 2 avant le dépôt de chaq ue source Si à SN . Selon le mode d 'al imentation électriq ue choisi, on utilise soit de la colle conductrice, soit de la col le isolante.
Pour fixer chaq ue source S, sur le su pport 2, on saisit cette source par une pointe aspirante, et on dépose la source S, sur le support 2 (plus exactement en contact avec la colle) par la pointe aspirante, à sa position X, précédemment déterminée. Lors d u dépôt, la projection de la pointe sur le plan d u support 2 reste fixe, et le support 2 est monté sur une platine de déplacement piézoélectriq ue et est mobile de manière à déposer la source S, à sa bonne position X, précédemment déterminée.
U ne étape de cuisson supplémentaire est mise en œuvre pour fixer définitivement la colle.
De manière astucieuse, en référence à la figure 11 , la fixation comprend une fixation des sources Si à SN sur au moins deux (de préférence au moins trois, de préférence trois) axes de fixation parallèles 13, 14, 15 s'étendant le long de la direction de fixation 3. Ainsi, les sources n'ont pas nécessairement les mêmes coordonnées Yi à YN perpendiculairement à la direction 3.
Ainsi, on diminue l'encombrement des sources Si à SN en les
« superposant » sur l'axe X via un décalage en Y.
On remarque que l'émetteur 1 selon l'invention, obtenu par un procédé de fabrication selon l'invention, est particulièrement astucieux en ce qu'il comprend des sources Si à SN sur au moins deux (de préférence au moins trois, de préférence trois) axes de fixation parallèles 13, 14, 15 s'étendant le long de la direction de fixation 3.
Parmi les sources Si à SN, il existe des paires de deux sources (par exemple Sio et Su, ou Su et Si2, ou Si2 et Si3, ou Si3 et Si4, ou Si4 et Si5) ayant le long de la direction de fixation 3 des positions voisines (i.e. sans troisième source ayant une position intermédiaire le long de la direction de fixation 3 comprise entre les positions de ces deux sources le long de la direction de fixation 3) mais qui ne sont pas fixées sur le même axe de fixation 13, 14, 15.
On remarque que les sources Si à SN comprennent deux ensembles : - un premier ensemble de sources SI à S9, et
- un deuxième ensemble de sources S10 à S15 dont les longueurs d'onde de travail K10 à K15 sont supérieures à toutes les longueurs d'ondes de travail λι à λ9 des sources du premier ensemble.
Toutes les sources du deuxième ensemble appartiennent à une paire de deux sources (par exemple Sio et Su, ou Su et Si2, ou Si2 et Si3, ou Si3 et S i4, ou Si4 et S15) ayant le long de la direction de fixation 3 des positions voisines mais qui ne sont pas fixées sur le même axe de fixation 13, 14, 15.
Chaque source est reliée à une anode 16 et à une cathode 17 (typiquement par une microsoudure au fil d'or).
Comme nous venons de le décrire, l'émetteur 1 comprend le support 2 et les sources Si à SN.
L'émetteur 1 peut en outre comprendre la puce 11 solidaire du support 2. L'émetteur peut en outre comprendre une électronique de commande (non illustrée), agencée pour commander chaque source indépendamment des autres sources. Typiquement, cette électronique de commande est un circuit électronique (circuit imprimé) sur lequel est fixée la puce 11.
En outre, le procédé de fabrication selon l'invention peut comprendre, comme illustré sur les figures 3 et 4, après la fixation de chaque source Si à SN, une association de l'émetteur 1 avec le multiplexeur spectral 4 considéré pour déterminer la position Xi à XN de chaque source Si à SN . Par cette association, on propose ainsi un procédé de fabrication d'un ensemble comprenant l'émetteur 1 et le multiplexeur. On associe le multiplexeur 4 avec l'émetteur 1 en plaçant l'émetteur 1 à son placement 5 considéré lors de la détermination des positions Xi à XN de sources Si à SN . L'ensemble émetteur 1 plus multiplexeur 4 peut former une partie d'un spectromètre d'absorption, le multiplexeur spectral 4 étant adapté à mélanger les faisceaux lumineux des sources Si à SN pour former un faisceau lumineux multiplexé (ou superposé) 26 destiné à illuminer un échantillon à analyser.
Par exemple, dans le cas du premier mode de réalisation d'émetteur selon l'invention illustré sur la figure 3, on place le support 2 :
- à la distance 7, par rapport à la lentille 25, considérée pour déterminer la position Xi à XN de chaque source Si à SN
- avec l'inclinaison du support 2 (par exemple perpendiculaire), par rapport à l'axe Al, considérée pour déterminer la position Xi à XN de chaque source
- en supposant que l'intersection du support 2 et de l'axe Al correspond à une valeur de référence de position Xref (par exemple Xref=0) considérée pour déterminer la position Xi à XN de chaque source Si à SN .
De même, dans le cas du deuxième mode de réalisation d'émetteur selon l'invention illustré sur la figure 4, on place le support 2 :
- à la distance focale F', par rapport au doublet 55, considérée pour déterminer la position Xi à XN de chaque source Si à SN
- avec l'inclinaison du support 2 (a priori perpendiculaire), par rapport à l'axe optique A2 du doublet 55, considérée pour déterminer la position Xi à XN de chaque source Si à SN, - en supposant que l'intersection du support 2 et de l'axe optique du doublet 55 correspond à une valeur de référence de position Xref (par exemple Xref=0 dans le cas des quinze valeurs calculées dans le tableau précédent) considérée pour déterminer la position Xi à XN de chaque source
En référence à la figure 12 qui est une variante qui ne sera décrite que pour ses différences par rapport au cas de la figure 11 (avec de préférence le même ensemble optique 6 que dans le cas de la figure 11), chaque source Si à SN a une forme de quadrilatère, de carré ou de losange. Pour au moins une partie des sources (S9 à Si5) les unes à la suite des autres le long de la direction de fixation 3, chaque source a une de ses diagonales de sa forme de quadrilatère alignée sur un des axes de fixation 13, 14 ou 15. Cela permet de rapprocher les axes entre eux, c'est-à-dire de travailler avec des dispersions chromatiques plus « resserrées », afin d'obtenir un émetteur plus compact et donc une meilleur efficacité de collection .
En référence à la figure 13 qui est une variante qui ne sera décrite que pour ses différences par rapport au cas de la figure 11, les sources Si à SN (N = 15) sont réparties sur différents axes de fixation 13, 14 de sorte :
-qu'au premier axe de fixation 13 corresponde un premier intervalle de longueur d'onde de travail (300 à 580 nm) des sources Si à S8 réparties sur cet axe 13, et
-qu'au deuxième axe de fixation 14 corresponde un deuxième intervalle de longueur d'onde de travail (620 à 860 nm) des sources S9 à Si5 réparties sur cet axe 14,
de sorte qu'il n'y ai pas d'intersection entre ces deux intervalles de longueur d'onde de travail, mais que les sources du premier intervalle de longueur d'onde de travail (300 à 580 nm) et les sources du deuxième intervalle de longueur d'onde de travail (620 à 860 nm) soient situées les unes au-dessus des autres (perpendiculairement à la direction 3) . Ainsi, toutes les sources Si à Si5 considérées globalement ne sont pas réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λι à λι5. On remarque donc que :
- pour l'axe de fixation 13 considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation 3 chaque source Si à S8 de cet axe 13 sur le support 2 à sa position respectivement Xi à X8 déterminée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) précédemment décrit, de sorte que les sources Si à S8 de cet axe 13 soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λι à λ8, et
- pour l'axe de fixation 14 considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation 3 chaque source S9 à Si5 de cet axe 14 sur le support 2 à sa position respectivement X9 à Xi5 déterminée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) précédemment décrit, de sorte que les sources S9 à Si5 de cet axe 14 soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λ9 à λι5.
Par contre, contrairement au cas des figures 11 et 12, on remarque que toutes les sources Si à Si5 considérées globalement ne sont pas réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λι à λι5.
Le cas de la figure 13 correspond de préférence au cas de la figure 4 pour laquelle le prisme 51 est remplacé par un réseau de diffraction . Ainsi dans ce cas le multiplexeur et l'ensemble optique comprennent (de préférence consistent en) le même réseau de diffraction . Le premier axe de fixation 13 exploite les propriétés de dispersion chromatique du réseau de diffraction au premier ordre et le deuxième axe de fixation 14 exploite les propriétés de dispersion chromatique du réseau de diffraction au deuxième ordre. On remarque sur la figure 13 que la dispersion d'un réseau de diffraction est linéaire. Toutes les sources considérées globalement peuvent ne pas être réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail . C'est notamment le cas, en référence à la figure 17, lorsque l'ensemble optique 6 a des propriétés de dispersion chromatique comprenant des repliements chromatiques dans le plan du support 2, comme pour un objectif apochromatique. On remarque dans le cas de la figure 17, à la vue des différents axes parallèles 13, 14, 15 et 40, que :
- pour l'axe de fixation 40 considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation 3 chaque source Si à S3 de cet axe 40 sur le support
2 à sa position respectivement Xi à X3 déterminée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) précédemment décrit, de sorte que les sources Si à S3 de cet axe 40 soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre décroissant de longueur d'onde de travail λι à λ3,
- pour l'axe de fixation 13 considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation 3 chaque source Sio , Si2 et S14 de cet axe 13 sur le support 2 à sa position respectivement X10 , Xi2 et Xi4 déterminée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) précédemment décrit, de sorte que les sources Sio , Si2 et S14 de cet axe 13 soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λι0 , Ai2et K14,
- pour l'axe de fixation 14 considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation 3 chaque source S4 à S9 de cet axe 14 sur le support 2 à sa position respectivement X4 à X9 déterminée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) précédemment décrit, de sorte que les sources S4 à S9 de cet axe 14 soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λ4 à λ9/ et
- pour l'axe de fixation 15 considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation 3 chaque source Su , Si3 et Si5 de cet axe 15 sur le support 2 à sa position respectivement Xu , Xi3 et Xi5 déterminée selon le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) précédemment décrit, de sorte que les sources Su , Si3 et Sis de cet axe 15 soient réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail Au , Ai3et λι5.
Contrairement au cas des figures 11 et 12, on remarque que toutes les sources Si à Si5 considérées globalement ne sont pas réparties le long de la direction de fixation 3 par ordre croissant de longueur d'onde de travail λι à λι5.
En référence aux figures 14 à 16, on notera que pour l'ensemble des modes de réalisation décrits :
- le support 2 (tout comme le détecteur 8 dans le cas d'une mesure) peut, en référence à la figure 15, être incliné selon un angle 34 (autour d'un axe perpendiculaire à la direction de fixation 3) et/ou
- le support 2 (tout comme le détecteur 8 dans le cas d'une mesure) peut, en référence à la figure 16, être incliné selon un angle 35 (autour d'un axe parallèle à la direction de fixation 3) par rapport à l'axe optique Al ou A2, et/ou
- en référence à la figure 14, le support 2 plan peut être muni de motifs en reliefs (creux, bosses, rainures et/ou marches) de sortes que lorsque les sources SI à SN sont fixées sur le support
2, certaines sources sont fixées sur ces motifs et sont surélevées par rapport à d'autres sources le long d'une normale 46 au plan 36 du support 2,
de manière à compenser des aberrations chromatiques longitudinales du multiplexeur spectral. Il est particulièrement astucieux d'avoir, en tant que motifs, une marche 43, 44, 45 pour chaque axe de fixation 13, 14, 15, chaque marche 43, 44, 45 ayant une élévation différente des autres marches le long d'une normale 46 au plan 36 du support 2. Dans le cas de la figure 13 (l'ensemble optique 6 étant de préférence un réseau de diffraction), il est particulièrement astucieux d'avoir une marche 43, 44 pour chaque intervalle de longueur d'onde de travail, c'est-à-dire pour chaque axe de fixation 13, 14, chaque marche 43, 44 ayant une élévation différente des autres marches le long de la normale 46 au plan 36 du support 2. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.
Par exemple, on peut utiliser le premier mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure) pour fabriquer le deuxième mode de réalisation d'émetteur selon l'invention.
De même, on peut utiliser le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (calcul) pour fabriquer le premier mode de réalisation d'émetteur selon l'invention.
En outre, le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (calcul) peut être basé sur un calcul dont les étapes de calcul, mis en œuvre par des moyens techniques, sont basées sur un modèle théorique ou sur un modèle de simulation numérique.
Enfin, on peut utiliser le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) pour fabriquer de nombreux autres exemples de modes de réalisation d'émetteur selon l'invention. On remarquera que par exemple le prisme 51 peut être remplacé ou combiné à un réseau de diffraction dont on exploitera aussi les propriétés de dispersion chromatique.
Par exemple, on peut utiliser le premier ou le deuxième mode de réalisation de procédé selon l'invention (mesure ou calcul) pour fabriquer une variante du deuxième mode de réalisation d'émetteur selon l'invention (figure 4), dans lequel :
- le prisme 51 a une face 30 bombée (de préférence concave) d'entrée des faisceaux lumineux, et/ou une face 31 bombée (de préférence concave) de sortie des faisceaux lumineux, ou
- le prisme 51 est remplacé par deux lentilles, dont une première lentille (faces 30 et 32) positionnée sur la face d'entrée des faisceaux lumineux du prisme 51, et une deuxième lentille (face 31 et 33) positionnée sur la face de sortie des faisceaux lumineux du prisme 51, c'est-à-dire par deux lentilles (de préférence biconcaves) dont les axes optiques se croisent entre ces deux lentilles.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de fabrication d'un émetteur (1) de lumière comprenant plusieurs sources (Si , S,, SN) de lumière distinctes et un support (2) commun à toutes les sources, chaque source (Si , S,, SN) étant agencée pour émettre un faisceau lumineux à une longueur d'onde dite de travail (λι , λ,, λΝ), chaque source ayant une longueur d'onde de travail distincte de la longueur d'onde de travail des autres sources, caractérisé en ce qu'il comprend :
- pour chaque source, une détermination d'une position (Xi , X,, XN) de cette source le long d'une direction de fixation (3), en fonction de propriétés optiques d'un multiplexeur spectral (4) prévu pour être associé à cet émetteur, de la longueur d'onde de travail de cette source et d'un placement (5) de l'émetteur par rapport au multiplexeur, le multiplexeur spectral comprenant un ensemble optique (6) présentant des propriétés de dispersion chromatique ; les positions de ces sources (Xi , X,, XN) étant déterminées pour que, pour ce placement (5) de l'émetteur et pour ces positions des sources, l'ensemble optique (6) soit agencé pour rapprocher spatialement les faisceaux lumineux des sources grâce à ses propriétés de dispersion chromatique de sorte que le multiplexeur (4) superpose spatialement lesdits faisceaux lumineux,
- une fixation, le long de la direction de fixation (3), de chaque source (Si , S,, SN) sur le support
(2) à sa position (Xi , X,, XN) précédemment déterminée.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation comprend une fixation des sources sur au moins deux axes de fixation parallèles (13, 14, 15) s'étendant le long de la direction de fixation (3).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux sources ayant des positions voisines le long de la direction de fixation ne sont pas fixées sur le même axe de fixation.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque source a une forme de quadrilatère, de préférence de carré ou de losange et en ce que, pour au moins une partie des sources les unes à la suite des autres le long de la direction de fixation, chaque source a une de ses diagonales de sa forme de quadrilatère alignée sur un des axes de fixation .
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les sources sont réparties sur les différents axes de fixation ( 13, 14) de sorte qu'à chaque axe de fixation correspond un intervalle de longueur d'onde de travail des sources réparties sur cet axe, de sorte qu'il n'y ai pas d'intersection entre les intervalles de longueur d'onde de travail des différents axes de fixation .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, pour chaque axe de fixation ( 13, 14, 15) considéré individuellement, on fixe le long de la direction de fixation (3) chaque source (Si , S,, SN) de cet axe sur le support (2) à sa position (Xi , X,, XN) précédemment déterminée, de sorte que les sources de cet axe soient réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail (λι , λ,, λΝ) .
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que toutes les sources considérées globalement ne sont pas réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail
Figure imgf000032_0001
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour l'étape de fixation, on fixe le long de la direction de fixation (3) chaque source (Si , S,, SN) sur le support (2) à sa position (Xi , X,, XN) précédemment déterminée, de sorte que toutes les sources considérées globalement soient réparties le long de la direction de fixation par ordre croissant de longueur d'onde de travail (λι , A,, λΝ) .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble optique comprend un système optique (25) présentant une aberration chromatique latérale, les positions des sources correspondant à une utilisation hors d'axe du système optique.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fixation de chaque source comprend une saisie de la source par une pointe aspirante, et un dépôt de la source par la pointe aspirante sur le support.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on recouvre de colle le support avant le dépôt de chaque source, et en ce que chaque source est déposée sur la colle.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur (1) comprend une électronique de commande des sources, agencée pour commander chaque source indépendamment des autres sources.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, après la fixation, une association de l'émetteur (1) avec le multiplexeur (4) à son placement (5) considéré lors de la détermination des positions de sources.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque source est quasi monochromatique.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque source comprend, de préférence est, une diode électroluminescente.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (2) est solidaire d'une puce électronique (11) munie de pattes de connexion (12) agencées pour fixer la puce sur un circuit électronique.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble optique (6) comprend une lentille (25 ; 55) et/ou un prisme (51) et/ou un réseau de diffraction.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (2) est muni de motifs en reliefs de sortes que lorsque les sources sont fixées sur le support (2), certaines sources sont fixées sur ces motifs et sont surélevées par rapport à d'autres sources de manière à compenser des aberrations chromatiques longitudinales du multiplexeur spectral.
19. Procédé selon la revendication 18 en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les motifs comprennent une marche (43, 44, 45) pour chaque axe de fixation (13, 14, 15), chaque marche (43, 44, 45) ayant une élévation différente des autres marches.
20. Emetteur (1) obtenu par un procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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