Optomechanical transduction applied to M/NEMS devices

Au cours de ces dernieres annees, les progres technologiques dans le domaine dumicro-usinage sur silicium ont permis le developpement de Micro/Nano SystemesElectro Mecaniques (M/NEMS) pour realiser des capteurs ou des actionneurs.Dans le domaine des NEMS, dont les dimensions sont par definition submicroniques,les proprietes obtenues permettent de viser des applications en analyse biochimiqueou biomedicale. Il a ete demontre que ces nano capteurs de masse (ou de force)atteignent des resolutions de l’ordre du zeptogramme (10−21 g) ou du picoNewtonce qui permet d’envisager des diagnostics precoces de certains cancers.Tous ces systemes utilisent `a l’heure actuelle des moyens d’actionnement et dedetection electriques: de nombreuses equipes ont neanmoins demontre que la photoniqueactionne et detecte des mouvements de tres faibles amplitudes, de l’ordredu femtometre. Cette technologie hybride, circuit photonique associe au M/NEMS,offre potentiellement un gain de performance important par rapport aux moyens detransduction electromecanique.L’objectif de la these est le developpement de la transduction optomecanique afinde detecter le deplacement de resonateurs NEMS. Un simple modele analytique estpropose avec le support d’un simulation numerique. Les performances de transductionoptique sont comparees aux caracteristiques de la transduction electrique. Lacomparaison se base sur des criteres objectifs (sensibilite, bruit, encombrement) puisde proposer des structures optomecaniques originales. Un banc de caracterisationoptique et mecanique est developpe pour la caracterisation des echantillons dans unenvironnement controle. Des mesures sur des composants fabriques permettent demieux apprehender les contraintes de dimensionnement et, de facon plus general, latransduction optomecanique applique aux dispositifs NEMS.