16/07/2021 - Photonic Sensors : Enjeux et contexte 2021

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Christophe Kopp, Directeur du programme Nanoelec/Photonic Sensors et chef du services nouvelles applications photonique au CEA-Leti © P.Jayet/CEA

Après plusieures années essentiellement consacrées au développement de la technologie en tant que telle, le programme Nanoelec/Photonic Sensors prend une orientation plus applicative depuis 2020. Le point avec Christophe Kopp, Directeur du programme.

Quel est le potentiel des applications des capteurs optiques ?

Fonctionnellement, les capteurs optiques sont bien connus pour leur précision, leur sensibilité, leur sélectivité, leur polyvalence et leur vitesse d’acquisition. Leur miniaturisation, grâce à l’intégration micro-technologique, permet de viser de nouveaux marchés dans des domaines très divers comme l’environnement, l’urbanisme, la santé, l’industrie ou l’énergie, mais aussi le domaine grand public. En effet, la transformation numérique de notre société entraîne le déploiement de milliards de capteurs et réseaux de capteurs. Ils sont utilisés dans une large gamme d’applications telles que la reconnaissance gestuelle, la détection de présence, le chauffage intelligent, etc. L’adoption croissante de l’automatisation dans divers secteurs accélère la croissance du marché de ces capteurs. Le marché mondial des applications des capteurs optiques se situe déjà au-delà des 20 milliards de dollars avec un taux de croissance annuel cible supérieur à 10 % pour la prochaine décennie (1).

Quelles innovations embarqueront les capteurs dans les années à venir ?

Ces nouveaux capteurs doivent être précis, avoir un encombrement minimal et consommer très peu d’énergie. De plus, leur architecture doit être compatible avec des moyens de production de masse. Ces capteurs seront donc basés sur l’utilisation de puces photoniques réalisées sur les lignes de production issues de la microélectronique. Initialement, cette technologie et son écosystème industriel se sont développés pour le marché des composants pour les communications à très haut débit sur fibre optique. Le domaine des capteurs optiques nécessite aujourd’hui d’élargir les bandes spectrales adressables du visible à l’infrarouge et fonctionnaliser les surfaces de détection.

Quels sont vos défis technologiques ?

Les principaux défis technologiques pour ces capteurs sont la précision et la stabilité des mesures, la miniaturisation, le traitement et le transfert des données, et la compatibilité avec les contraintes de production de masse. Les propriétés uniques et les performances de la photonique intégrée sont essentielles pour répondre à ces exigences. Il s’agit ici d’implémenter des milliers de fonctions sur une même puce photonique. Pour cela, nous devons bien sûr développer de nouveaux composants et de nouvelles briques technologiques, mais aussi les outils numériques nécessaires à la conception de ces circuits photoniques complexes, jusqu’aux techniques caractérisation automatisée.

Quels sont les objectifs du programme que vous dirigez ?

Notre mission est d’accélérer l’innovation et de donner une avance technologique à nos partenaires industriels qui se positionnent dans la chaîne d’approvisionnement des capteurs optiques. Compte tenu des perspectives de croissance indiquées plus haut, il parait judicieux de conforter l’avance technologique des acteurs français dans le domaine pour qu’ils comptent au niveau mondial. Pour cela, nous poursuivons avec eux un triple objectif : la montée en maturité des plateformes photoniques 200 et 300 mm, le développement de procédés et dispositifs innovants (en particulier l’intégration de sources lasers) et finalement la démonstration applicative.

Qu’est-ce qui vous motive le plus (personnellement) dans le programme que vous dirigez ?

L’IRT Nanoelec offre un cadre unique de collaboration entre les industriels et la recherche technologique. Je profite d’échanges et de liens directs entre les enjeux applicatifs de nos partenaires et les concepts de nos chercheurs. Ma plus grande satisfaction est de voir nos technologies transférées des laboratoires vers les équipes de production.

(1) Global Market Insights.


> Découvrez l’essentiel du programme Nanoelec/Photonic Sensors, ici.