Capteur inertiel hautes performances à transduction optique sur silicium.

par Louise Banniard

Projet de thèse en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de Sébastien Hentz et de Guillaume Jourdan.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec CEA/LETI (laboratoire) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Le laboratoire capteurs MEMS du CEA LETI développe des solutions technologiques permettant d'améliorer les performances, et/ou de diminuer la taille et le coût de capteurs inertiels (accéléromètres, gyromètres, magnétomètres) pour les marchés consumers (smartphones, tablettes…) ou à haute valeur ajoutée (aéronautique, spatial…). Des développements sont en cours pour passer d'une détection électrique du mouvement mécanique des capteurs MEMS à une transduction photonique. Ce moyen de transduction présente en effet tous les avantages requis pour viser des applications hautes performances pour un coût moindre que les solutions actuelles. L'objectif de la thèse est ainsi d'évaluer l'intérêt de cette approche pour des accéléromètres MEMS hautes performances. Pour cela, le doctorant devra : 1) s'approprier les principes physiques de la transduction optique envisagée, les besoins spécifiques liés à la détection inertielle ainsi que les contraintes de fabrication des microsystèmes en silicium. 2) développer et / ou améliorer des méthodes de mesure pour les composants photoniques existants (gain, bruit, sensibilité…).Un banc de test dédié a récemment été construit. Cette tâche aura pour but d'affiner la modélisation du comportement de ces systèmes et de mettre à jour des points de fonctionnement intéressants pour des applications capteurs (auto oscillation, couplage multimodes) 3) proposer une architecture d'accéléromètre MEMS et anticiper les performances associées en se basant sur l'ensemble des données acquises. 4) réaliser l'étude de ces nouveaux dispositifs à l'issue de leur fabrication afin de valider les modèles physiques et les méthodes de mesures qui seront développées tout au long de la thèse. Une culture en physique générale est nécessaire pour aborder cette thèse. De bonnes connaissance en optique guidée / électromagnétisme sont recommandées pour traiter le coeur de la problématique de ce sujet. La maîtrise des concepts de mécaniques des milieux continus et des technologies de fabrications pourront être acquises durant la thèse. Enfin, le sujet proposé requiert des travaux expérimentaux et de modélisation / simulation d'importances égales.

  • Titre traduit

    Inertial sensors with optomechanical transduction.


  • Résumé

    The MEMS sensor laboratory at CEA LETI develops technological solutions allowing to improve the performances, and/or to decrease the size and the cost of inertial sensors (accelerometers, gyrometers, magnetometers) for consumers markets (smartphones, tablets) or in high added value markets (aeronautical, spatial). Some developments are in progress to change the electrical detection of the mechanical movement of the sensors into an optomechanical transduction. This transduction means presents all the advantages required to aim at high performances applications for a lower cost than current solutions. The objective of the thesis is then to estimate the interest of this approach for highperformance accelerometers MEMS. For that purpose, the PhD student will have: 1) To appropriate the physical principles of the envisaged optical transduction, the specific needs related to the inertial detection as well as the constraints of manufacturing of the microsystems 2) To develop and / or to improve methods of measurement for photonic components (sensitivity, noise, sensibility). A dedicated test bench has been recently built. This task will aim at refining the modelling of the behavior of these systems and at updating interesting working points for applications sensors (auto-oscillation, multimode coupling) 3) To propose an architecture of a MEMS accelerometer and to anticipate the associated performances with the help of the acquired data. 4) To perform the study of these new devices at the end of their manufacturing