Les microsystemes optiques,

MEMS optique ou MOMS.

I Une petite introduction :

Les microsystemes optiques forment une classe assez recente de micro-dispositifs dont le point commun est d'utiliser les techniques de micro-fabrication developpees pour la microelectronique. On peut alors combiner dans un meme systeme compact des fonction optiques, electroniques et mecaniques. L'objectif reconnu est d'abaisser les couts de fabrication, mais cette nouvelle technologie est aussi  generatrice d'idees nouvelles difficilement realisables par d'autres voies.
Un des exemples les plus connus de microsysteme, ou MEMS, se trouve dans le domaine des capteurs. L'accelerometre utilise pour le declenchement des 'Airbag' qui equipent maintenant la majorite des automobiles, est constitue par une masselote microusinee suspendue par des ressorts dont une electronique appropriee detecte le deplacement sous la force de l'acceleration. Le dispositif monolithique est fabrique selon le procede CMOS, courant en microelelctronique, adapte afin de permettre la realistion des structures mecaniques (masse et ressort). L'ensemble du capteur avec son electronique de gestion occupe une surface de quelques mm2 .
Photo de la puce ADXL-05 de Analog Devices recuperee sur une presentation de Elias Towe, DARPA.

Si quelques succes dans le domaine des MEMS capteurs (pression et acceleration) ont reussi a faire vivre une industrie, les MEMS optiques attendent toujours leur produit phare. La realisation la plus citee est le Digital Mirror Device de chez Texas Instrument, qui est constitue d'une matrice de centaine de milliers de miroirs bistables permettant la projection d'image. Une source de lumiere externe eclaire la surface de la matrice et chaque miroir reflechi la lumiere vers l'ecran ou vers un stoppeur selon sa position. Ainsi, en envoyant des impulsions de duree variable a chaque miroir (PCM), on fait osciller le miroir entre ses deux etats fondamentaux et l'on obtient une modulation de l'intensite lumineuse reflechie, independante pour chacun des pixels/miroirs de l'image.

Principe et photo MEB de 4 pixels du DMD de Texas Instruments

Cette realisation est impresionnante car elle prouve que l'on peut fusionner sur une puce des circuits electroniques et des dispositifs mecaniques avec un bon rendement, malgre leur tres grand nombre, de la meme facon que la microelectronique procede avec les transistors : le DMD peut avoir jusqu'a 2 millions de miroirs (1000 X 2000 pixels), et autant de transistors! Ce dispositif illustre parfaitement la philosophie des 3 M (professeur Fujita Hiroyuki de l'Universite de Tokyo, Japon) : Miniaturisation, Multiplicite, Microelectronique.
Mais il faut bien constater qu'un unique produit ne constitue pas une industrie et que l'avenir des MOMS reste encore... dans le futur! Cependant, les analystes s'accordent a penser (comme disait Coluche :-) que l'un des produits devant emerger au tournant du siecle se trouve dans les telecommunications optiques, tout particulierement dans le domaine de la commutation (optical switch).

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