Introduction

Le domaine de la micro-optique et des microsystèmes optiques ( MOEMS ou Optical-MEMS) a fait l'objet d'une croissance rapide au cours de la dernière décennie et plus particulièrement dans la dernière partie des années 1990. Les premières applications s'appuyaient fortement sur les technologies MEMS . On peut les classer à peu près dans l'ordre chronologique de leur apparition : systèmes de projection, composants pour les communications par fibre optique (sources, switchs, jonctions, routers, etc... ) , capteurs optiques et imagerie.

Les fonctionnalités optiques permises par les microsystèmes s'étendent de l'émission de lumière à la détection en passant par l'amplification, la commutation, la modulation spatiale et le routage, aussi bien que par le traitement de base du signal optique. Les performances des microsystèmes optiques ont progressé à la fois avec les avancées dans le domaine des matériaux et avec le développement d'une approche systèmes pour leur conception.

La forte demande du marché pour ces objets, bien que instable, couplée avec les challenges intellectuels posés a conduit à une extension des activités de recherche et de développement aussi bien au niveau académique que industriel. En phase avec ces efforts, les gouvernements bientôt suivis par des investisseurs privés ont apportés les financements nécessaires à ces développements. De nouveaux concepts et de nouveaux systèmes en ont résulté et les premières réalisations sont maintenant sur le marché depuis plusieurs années, tout particulièrement sur celui des systèmes de projection.

Un des aspects de l'utilisation des microsystèmes en optique est la miniaturisation. C'est un facteur important dans de nombreux cas, du point de vue à la fois de l'encombrement et du coût des matériaux. Cependant la miniaturisation à elle-seule ne peut pas suffire pour assurer le succès commercial des microsystèmes optiques dans la plupart des cas. Les facteurs de succès décisifs des microsystèmes optiques sont plutôt à rechercher parmi les nouvelles fonctions optiques rendues possibles par l'utilisation de ces technologies. Trois facteurs de succès fondamentaux des microsystèmes optiques peuvent être dégagés :

• la possibilité des réaliser des matrices de micro-dispositifs sur une large échelle;

• la capacité de reconfigurer les propriétés optiques, spatialement et temporellement, en utilisant des micro-actionnements ou des micro-déformations localisés;

• le contrôle nanométrique de la précision du positionnement et des alignements pour des dispositifs à l'échelle micronique, plus connu sous le nom de « nano-positionning ».

Ce cours fait suite au cours « Introduction à la micro-optique » dans lequel les concepts de base et les principales technologies de fabrication ont été introduits. L'objectif, maintenant, est de lister un certain nombre d'applications des microsystèmes optiques en tentant de mettre l'accent sur l'émergence de ces nouvelles fonctionnalités et sur leur impact sur les produits optiques.

Ce cours portera donc sur un historique des microsystèmes optiques allant de la recherche sur la physique du solide dans les années 1970 et 1980 jusqu'aux applications actuelles.

Il présentera ensuite une classification des microsystèmes optiques.

Puis on décrira avec un certain nombre de détails des cas particuliers choisis de produits à base de microsystèmes en insistant plus particulièrement sur l'intérêt apporté par les trois facteurs cités plus haut.

Enfin, la dernière partie sera consacrée à une discussion sur les problèmes relatifs aux matériaux pour l'élaboration de ces structures et les challenges à relever pour la recherche pour les réaliser.