Réalisation de lasers microfluidiques à colorant et application à la détection intra-cavité

Microfluidic dye lasers fabrication and application to intra-cavity detection

• Auteur / Autrice : Jean-Christophe Galas
• Direction : Yong Chen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Micro-dispositif

Laser à colorant

Microfabrication

Optofluidique

Lithographie molle

Nanofabrication

Résumé

Les Laboratoires sur Puce sont nés au début des années 1990. L’objectif de ces micro-dispositifs est d’intégrer, sur les quelques centimètres carrés d’une puce, les fonctionnalités d’une instrumentation macroscopique complexe permettant l’analyse d’un échantillon de très faible volume. Une des difficultés – outre les problèmes de transport de fluide, de mélange – réside dans la faible sensibilité de détection des capteurs intégrés. En effet, la réduction extrême des volumes rend les mesures délicates, qu'il s'agisse de mesures électriques, optiques ou autres. Dans ce cadre, les expériences réalisées au cours de cette thèse ont porté sur la réalisation de micro-sources lasers à colorant, destinées à devenir les briques de base d’un dispositif de détection optique intégré. Plusieurs configurations de micro-cavités ont été réalisées par des techniques de micro-et nano-fabrication différentes, puis caractérisées. En apportant des modifications aux circuits fluidiques des micro-lasers, un dispositif de détection par mesure d’absorption en configuration intra-cavité a été développé. Les mesures, effectuées sur des volumes d'échantillon d'un nanolitre, ont conduit à une sensibilité plus importante que celle des micro-dispositifs d'absorption classiques.

Lab on a Chip technology has been developed since the 90’s. These micro-devices are dedicated to perform complex laboratory operation on small scale. Among many others, detection sensitivity of the devices has to be increased. Indeed, the sample volume reduction leads to important detection difficulties for both electrical and optical measurement methods. To solve this problem, a new class of devices, coupling optic and fluidic components and so called optofluidic devices, has been developed. In this context, experiments done during this doctoral thesis focused on the realisation of dye laser sources embedded on a microfluidic chip. Several configurations of microfluidic dye lasers were tested and characterized accurately. Changing the design of the fluidic circuitry, an intra-cavity absorption measurement device was developed. Absorption measurements, performed on nanoliter sample volumes, led to a sensitivity better than those of classical absorption micro-devices.