P22 : Banc de caractérisation automatisé des propriétés optiques

Projet d'ingénieur, semestre 4
P22 : Banc de caractérisation automatisé des propriétés optiques des
hologrammes de sécurité
Partenaire extérieur : Yoran Pigeon et Khalil Chikha, [email protected], SURYS
Encadrant 1 : Kevin Heggarty
Département : OPT
Encadrant 2 : Emmanuel Daniel
Département : OPT
Encadrant 3 : Jean-Marc Autret
Département : SC
Mots clés : Hologramme de sécurité, diode laser, opto-éléctronique, impression 3D
• CONTEXTE :
La protection de documents (billets de banque, papiers d'identité …) et produits de grande valeur (luxe,
médicaments …) vis-à-vis des contrefaçons est un marché extrêmement important (~$2.5bn/an). Une
des manières les plus efficaces de protection est le rajout de micro- et nano-structures diffractants
(« hologrammes ») qui ne peuvent être copies ou imprimés sans un équipement extrêmement
sophistiqué et coûteux. Surys et le Département d’Optique de Telecom Bretagne travaillent ensemble
depuis plusieurs années sur le développement (modélisation et fabrication) de nouvelles structures
diffractant et les fonctions optiques qu’ils produisent. La caractérisation précise de la performance
optique de ces hologrammes est de toute première importance dans la mise au point de ces dispositifs
innovants.
Jusqu’à ici cette caractérisation s’est fait surtout « manuellement » sur banc optique avec un seul laser
(donc caractérisation à une seule longueur d’onde) et un photodétecteur. Le but de ce projet est
d’automatiser et d’améliorer ces mesures à l’aide d’un système opto-mecanique comportant plusieurs
modules de diodes lasers compacts à différents longueurs d’onde et d’une matrice de photodiodes –
pilotés par un PC via une carte d’interface électronique.
Exemples de structures diffractant (hologrammes) de sécurité.
• DESCRIPTIF SUCCINCT DU PROJET :
Le travail de ce projet consiste essentiellement dans la conception, fabrication mise au point d’un
système de caractérisation de la performance optique d’hologrammes de sécurité. Il mesurera en
particulier leurs coefficients de transmission, et de réflexion, les angles de diffraction et l’efficacité de
diffraction à plusieurs longueurs d’onde dans le visible et prochain infra-rouge. On vise un système
compacte (<1000cm³) piloté par PC (ou tablette). La synchronisation, l’allumage des lasers et le relevé
Direction de la formation
TELECOM Bretagne, année scolaire 2016-2017
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de la puissance optique diffractée sur les photodiodes seront assurés par un contrôleur embarqué type
Ardruino. Ce projet comportera des taches en optique, mécanique, électronique et informatique :
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recherche bibliographique et formation sur les EOD, les sources diode lasers et les photodiodes;
choix et achat des sources laser et des optiques (dichroïques) de combinaison des faisceaux;
conception des montures mécaniques (solidworks?) et fabrication par impression 3D;
conception et réalisation de la carte électronique d’alimentation commuté des laser et lecture des
signaux des photodiodes;
développement (C, python ?) du logiciel de synchronisation des lasers et photodétecteurs et du
traitement et enregistrement/affichage des données acquises;
assemblage et test du système par la mesure des propriétés optiques d’EOD et hologrammes de
sécurité de vérification
• LIVRABLES :
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Dossier de conception du module avec justification des choix techniques et composants (10%)
Fichiers de CAO opto-mécaniques et de la carte électronique d’interface (20%)
Code source du logiciel de pilotage du module (20%)
Prototype opérationnel du module complet incluant les composants optiques montés et alignés,
la carte l’interfaçage et alimentation et le logiciel de pilotage (40%)
Dossier de mesures expérimentales sur ces hologrammes de sécurité tests (10%)
• OBJECTIFS PEDAGOGIQUES :
A l’issue de ce projet les élèves devraient être capables de :
•
Appliquer leurs connaissances de la physique/optique/électronique sur un problème concrète.
•
Concevoir un montage mécanique simple et le réaliser à l’aide des techniques d’impression 3D
•
Interfacer des composants opto-électroniques à un pilotage informatique
•
Développer un logiciel d’interface utilisateur simple
•
Tenir compte des problèmes d’alignement, des tolérances mécaniques et de coût de fabrication
et montage en série lors de la conception d’un module opto-mécanique simple.
• PRE-REQUIS:
Pas de pré-requis particulier mais parmi les élèves du groupe des connaissances de la physique des
ondes, de la programmation informatique (C, Python …) et de la Conception Assistée par Ordinateur
seraient un avantage. Motivation et intérêt pour la conception et la caractérisation de systèmes incluant
des techniques multidisciplinaires.
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