Conception et caractérisation thermomécanique de couches minces optiques : application à la commande chromatique de structures bistables

par Olivier Carton

Thèse de doctorat en Mécanique avancée

Sous la direction de Gérard Moulin et de Andréas Zeinert.

Soutenue en 2010

à Compiègne .


  • Résumé

    Des filtres optiques en couches minces ont été déposés à l'aide de techniques plasma sur un alliage à mémoire de forme dans le but d'actionner chromatiquement des structures mécaniques bistables par la chaleur d'éclairements laser. Plusieurs matériaux en couches minces (silicium, silice, argent, polymères) ont été étudiés grâce à diverses techniques expérimentales et leurs propriétés optiques ont été modélisées. Divers filtres optiques ont été élaborés sur l'alliage à mémoire de forme utilisé : le nitinol. Deux types de filtres ont été testés avec succès. Les premiers transmettent la radiation d'un laser et réfléchissent celle de l'autre. Les autres filtres, élaborés à partir d'argent et de polymère, sont plus sélectifs, ils absorbent directement sous forme de chaleur la radiation voulue, tandis que l'autre radiation est réfléchie. Les structures élaborées ont pu servir de micro-actionneurs pour une structure mécanique bistable, et nous avons ainsi montré qu'il est possible de piloter à distance et sans fil, grâce à la chaleur d'éclairements laser, de telles structures. La sélectivité de l'actionnement, grâce aux filtres optiques, est chromatique : chaque micro-actionneur ne répond qu'à une seule couleur de radiation laser. Les filtres en transmission ont montré une grande stabilité, puisqu'aucune dégradation n'a été observée après 60000 cycles d'actionnement, tandis que les structures en absorption avec l'argent peuvent se dégrader sous l'effet de la chaleur après seulement 1000 cycles environ.

  • Titre traduit

    Conception and thermomechanical caracterisation of optical thin films : application to the chromatic command of bistable structures


  • Résumé

    Optical thin films filters have been deposited using plasma techniques onto a shape memory alloy in the aim of activate chromatically bistable mechanical structures with the heat of laser lightening. Several materials in thin films (silicon, silicon dioxide, silver, polymers) have been studied with various experimental techniques and their optical properties have been modeled. Optical filters have been elaborated onto the used shape memory alloy : nitinol. Two kinds of filters have been successfully tested. The first ones transmit the radiation of one laser and reflect the one of the other. The other filters, elaborated with silver and polymer, are more selective, they absorb directly the heat of the selected radiation, while the other radiation is reflected. The elaborated structures have been used as micro-actuators for a bistable mechanical structure, thus we have shown that it is possible to control wireless structures, using heat of laser lightening. Selectivity of the actuation, thanks to the optical filters, is chromatic : each micro-actuator is activated by only one laser radiation. Filters in transmission have shown good stability because no degradation has been observed after 6000 actuation cycles, whereas structures in absorption with silver could be deteriorated due to heating after thousand cycles only.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (223 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 156 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 CAR 1896
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