Design, simulation et fabrication d'un micro-scanner vertical pour l'inférométrie à modulation de phase

Design, simulation and fabrication of a vertical microscanner for phase modulation interferometry - Application to optical coherence tomography system for skin imaging

• Auteur / Autrice : Justine Lullin
• Direction : Christophe Gorecki, Sylwester Bargiel, Nicolas Passilly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 17/12/2015
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Jury : Président / Présidente : Michel de Labachelerie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Gorecki, Sylwester Bargiel, Nicolas Passilly, Michel de Labachelerie, Alain Bosseboeuf, Hans P. Zappe, Véronique Bardinal, Maik Wiemer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Bosseboeuf, Hans P. Zappe

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie pour le diagnostic

Tomographie en cohérence optique

Mots clés libres

MOEMS

Micro-scanner

Micro-inféromètre de Mirau

OCT à source de balayage plein champs

MOEMS

Micro-scanner

Mirau micro-interferometer

Full-field swept source OCT

Résumé

Cette thèse décrit le design, la simulation et la fabrication d’une matrice 4x4 de micro-miroirs actionnée verticalement et munie d’un capteur de position. Le micro-scanneur vertical a pour vocation à être intégré au sein d’un micro-interféromètre de Mirau de type matriciel, réalisé àbase de composants micro-optiques fabriqués grâce à des méthodes collectives. Le mouvement du micro-scanneur, développé dans cette thèse, génère un signal de référence utilisé pour l’implémentation de l’interférométrie à modulation de phase dans un système de tomographie par cohérence optique (OCT). Dans un premier temps, la thèse introduit le besoin d’un système d’imagerie adapté pour la détection précoce des cancers de la peau et établit les spécifications optiques requises par cette application. A partir de ces spécifications, le design du système OCT basé sur le micro-interféromètre de Mirau est présenté. En parallèle, l’état de l’art des technologies de micro-actionnement est décrit et un actionnement électrostatique à base de peignes interdigités est choisi pour actionner et lire la position de la matrice de micro-miroirs. En effet ce type d’actionnement bénéficie d’une bonne compatibilité avec le design du micro-interféromètre de Mirau. Dans un second temps, le cœur de la thèse expose le développement du micro-scanneur vertical, c.à.d le design et les simulations ainsi que la fabrication et la caractérisation.

This thesis describes the design, simulation and fabrication of a vertically actuated 4x4 array ofmicromirrors with embedded position sensing function. The vertical microscanner is meant to beintegrated within an array-type Mirau microinterferometer realized with optical microcomponentsfabricated using collective techniques. The microscanner, developed in this thesis, provides areference signal that is used for the implementation of phase modulation interferometery in an opticalcoherence tomography (OCT) system. This thesis first introduces the need for adapted imagingsystems for the early diagnosis of skin cancer and establishes the optical specifications requiredby this specific application. Based on these specifications, the design of the OCT system based onthe Mirau microinterferometer is presented. In parallel, the state of the art of the microactuationtechnologies is discussed and comb drive electrostatic actuation is chosen, for its compatibilitywith the design of the Mirau microinterferometer, to actuate and sense the position of the array ofmicromirrors. Then, the core of the thesis deals with the development of the vertical microscanner,i.e. its design and simulations, its fabrication and its characterization.