Étude et conception de microstructures complexes pour la réalisation de systèmes optiques à destination de la correction ophtalmique

Study and design of complex microstructures to achieve optical systems intended for the ophtalmic correction

• Auteur / Autrice : Rémy Bossuyt
• Direction : Henri Camon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-nano systèmes
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photolithographie

Verre optique

Mots clés libres

Photolithographie

Gamma

Pixellisation

Damier

Laminage

Sem

Résine négative

Dhm

Résumé

Dans cette thèse sur la conception et la réalisation d'une structure pixellisée transparente pour laquelle la diffraction et la diffusion doivent être imperceptibles, la structure à double damier empilé a été la mieux adaptée. Une étude des techniques de lithographie pour les grandes surfaces est proposée. L'objet est réalisé avec un sol-gel à phase organique et inorganique, modifié pour être photosensible, de type négatif et transparent dans le visible. La résine est étudiée sous l'angle de ses performances en photolithographie au regard des caractéristiques particulières de chaque niveau (damiers à alternance de cuves et plots). Le gamma de la résine et les paramètres optimums d'insolation ont été déterminés. Une nouvelle méthode de détermination du gamma, adaptée aux résines négatives, est proposée. La réalisation de la structure multi-niveaux par photolithographie et laminage permet la séparation entre damiers de niveaux différents grâce au dépôt d'une couche de résine intermédiaire. Les pixels du niveau inférieur sont scellés en une seule fois. Les caractérisations dimensionnelles des objets fabriqués, au cours du développement du procédé, ont été étudiées au MEB et au profilomètre mécanique. Un banc laser qui déterminant le pas de diffraction des structures, a été mis en place. Les caractérisations optiques réalisées avec le Haze Gard ou le DHM ont permis d'obtenir une image de phase en transmission. Cette étape montre qu'un compromis entre le niveau de diffraction et le niveau de diffusion doit être trouvé pour les besoins de l'optique ophtalmique.

In this thesis the design and implementation of a pixellised transparent structure for which diffraction and diffusion are imperceptible have been studied and the checkerboard double stacked structure was the most appropriate. A study of lithography techniques for large surfaces is proposed. The object is achieved with a sol-gel, combining an organic and an inorganic phase, which have been modified to be sensitive, of a negative-type and transparent in the visible. The resin is studied in terms of its performance under the specific characteristics of each level (alternating checkered tanks and plots). It sets the gamma of the resin and the optimum parameters of insolation. A new method for determining the gamma tailored to negative resins is proposed. The realization of the multi-level structure by photolithography and lamination has been operated. It allows the separation of different levels due to the deposition of a layer of resin. The pixels of the lower level are sealed in one operation. The dimensional characterizations of objects made during the development process were investigated by SEM and mechanical profilometer. A laser bench which calculates the diffraction of structures has been implemented. The optical characterizations performed with the Haze Gard or DHM have yielded a phase image transmission. This step shows that a compromise between the level of diffraction and diffusion level must be found for the needs of ophthalmic optics.