Vers l`intégration de fonctions d`imagerie sur le plan focal

Laboratoire Charles Fabry ´ Ecole doctorale Ondes et Mati`ere
CNRS – UMR 8501
Vers l’int´egration de fonctions
d’imagerie sur le plan focal infrarouge
Application `a la conception et `a la r´ealisation
d’une cam´era sur puce infrarouge cryog´enique
TH` ESE
pr´esent´ee et soutenue le 5 octobre 2012
pour l’obtention du
Doctorat de l’universit´e d’Orsay – PARIS XI
(Sp´ecialit´e Physique)
par
Florence DE LA BARRIERE
Composition du jury :
Président : Mme Elisabeth DUFOUR-GERGAM
Rapporteurs : M. Jean-Gabriel CUBY
M. Simon THIBAULT
Examinateurs : M. Philippe ADAM
M. Philippe BENSUSSAN
Directeur de thèse : M. Jean TABOURY
Co-directeur de thèse : M. Nicolas GUERINEAU
Invité : M. Guillaume DRUART

Remerciements
Je tiens à consacrer les premières pages de ce manuscrit à remercier les nombreuses personnes
qui m’ont apporté leur aide au cours de ma thèse.
Je remercie tout d’abord les membres de mon jury, qui ont accepté de participer à mon éva-
luation. Je suis très reconnaissante à Messieurs Simon Thibault et Jean-Gabriel Cuby, qui ont
été les rapporteurs de ce manuscrit ; je les remercie pour leurs rapports élogieux. Un grand merci
également à Madame la Présidente Elisabeth Dufour-Gergam et à Messieurs Philippe Adam et
Philippe Bensussan, qui m’ont fait l’honneur de juger mon travail.
Je remercie Franck Lefèvre, directeur du département Optique Théorique et Appliquée de
l’ONERA, pour m’avoir accueillie au sein de son département durant ces trois années de thèse.
Merci également à Patricia Cymbalista, responsable de l’unité CIO dans laquelle j’ai évolué, pour
l’intérêt qu’elle a porté à mon travail, ainsi que pour son aide administrative précieuse.
Je remercie la Délégation Générale de l’Armement pour son soutien financier, tant pour ma
bourse de thèse que pour les bancs d’expérimentation et les composants TEMOIN, tout particu-
lièrement la caméra sur puce, qui ont vu le jour. Merci à Jean-Baptiste Moullec pour son intérêt
dans mon travail et les discussions très enrichissantes que nous avons eues.
Je remercie mon directeur de thèse, Jean Taboury, pour le suivi très régulier de mon tra-
vail, et ses innombrables idées à l’origine de résultats inattendus, notamment sur les matrices
de microlentilles en bromure de potassium et sur le masque de phase aléatoire. Chacune de nos
rencontres m’a fait prendre de la hauteur sur mon sujet.
Je ne témoignerai jamais assez de reconnaissance à Nicolas Guérineau et à Guillaume Druart,
les deux personnes qui ont été les plus proches de moi durant cette thèse. Ils m’ont confié un
sujet passionnant, et m’ont aidée à l’enrichir chaque jour davantage. Je commencerai par saluer
l’enthousiasme de Guillaume pour la thématique des optiques miniaturisées, et tout particuliè-
rement pour les systèmes multivoies. Il me l’a communiqué dès que nous avons commencé à
travailler ensemble, il y a quatre ans. Je sais à quel point mon sujet de thèse lui a tenu à cœur.
Merci pour son profond investissement. Je remercie Nicolas d’avoir répondu à chacune de mes
requêtes de manière constructive. Merci pour la confiance qu’il m’a témoignée à de nombreuses
reprises. Et merci d’être à l’origine d’une thématique passionnante sur laquelle j’ai eu tant de
plaisir à travailler ! Nous avons eu tous les trois des discussions très enrichissantes et animées,
notamment sur l’interprétation de tel ou tel résultat, la rédaction de nos articles ou encore la
préparation des conférences auxquelles j’ai participé. Chacun de nos échanges a été pour moi une
étape importante dans ma progression. Je les remercie d’avoir éclairé mes décisions et soutenu
mes choix scientifiques. Au-delà de ces quelques mots, j’espère que tous deux percevront que
mes plus profonds remerciements s’expriment dans chaque ligne de ce manuscrit, au travers du
travail réalisé et des voies qu’il permet d’ouvrir à présent.
Je remercie Yann Ferrec, pour son aide précieuse et le recul qu’il m’a permis de prendre sur
ma thèse au travers de discussions enrichissantes et variées (les systèmes multivoies, le KBr, la
FTM pixel, le masque de phase aléatoire, latex...), et tous les petits « coups de main » qu’il m’a
donnés.
Je remercie Mathieu Chambon pour son implication dans l’étape de caractérisation de la
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caméra sur puce, pour ses conseils et son aide, ainsi que pour les beaux résultats que nous avons
obtenus !
Merci à Sylvain Rommeluère, Marc Jacquart, Michel Tauvy et Eric Lambert, qui m’ont
apporté une grande aide pour mettre au point les bancs d’expérimentation dont j’ai eu besoin.
J’adresse un grand merci à Laurent Mugnier, qui m’a très gentiment donné les bonnes bases
d’un algorithme pour le traitement de mes données sur la FTM pixel. Nos réunions d’une grande
richesse scientifique, ses conseils divers et toujours si pertinents m’ont permis de progresser
rapidement.
Je souhaite exprimer toute ma gratitude à Julien Jaeck et à Riad Haïdar pour leurs conseils,
leur aide et leur soutien. Je remercie chaleureusement les membres de l’unité CIO avec lesquels
j’ai eu l’opportunité de travailler ponctuellement : Sophie Derelle, Isabelle Ribet, Sylvie Bern-
hardt, Cindy Bellanger, Sophie Thétas, Patrick Bouchon, Gilles Le Coadou. Merci également
aux membres de l’unité ERIO avec lesquels j’ai eu beaucoup de plaisir à travailler et à conver-
ser : Christophe Coudrain, Roland Domel-Desplantes, Hélène Causse, Laurent Rousset-Rouvière,
Didier Henry, Philippe Perrault.
J’ai eu la chance d’être entourée de personnes d’expérience : Joël Deschamps et Jérôme
Primot. Je les remercie chaleureusement pour leurs conseils et leur soutien.
Je remercie les autres doctorants, notamment Martin Piponnier, l’une des références de l’unité
en matière de CSIG, ainsi que Julien Rizzi, pour des discussions sur les mesures de FTM, les
CSIG, l’analyse de front d’onde... et beaucoup d’autres sujets intéressants ! Je remercie également
Charlie Koechlin, Emilie Sakat et Benjamin Portier.
Je tiens à remercier l’ensemble de l’équipe administrative du DOTA, Valérie, Christèle, Co-
rinne, Evelyne, Véronique et Brigitte, dont l’aide m’a été indispensable notamment pour la
préparation des congrès et des déplacements.
C’est à l’équipe TEMOIN du CEA LETI que je dois bon nombre de résultats expérimentaux.
Je voudrais tout d’abord remercier Nicolas Lhermet, qui un jour est arrivé avec une petite sur-
prise à laquelle je ne m’attendais pas, le détecteur multi-zones petites diodes ! C’est un composant
bien précieux, dont je me suis servie abondamment. Je remercie Olivier Gravrand, qui m’a fait
bénéficier de son expertise sur le thème des "petites diodes", ainsi que Nicolas Baier et André
Pérez, pour la caractérisation au CEA de ce composant. Je tiens à saluer le travail remarquable
du laboratoire packaging et assemblage du CEA LETI, en particulier de Manuel Fendler et de
Gilles Lasfargues, les artisans de la caméra sur puce. J’ai conscience de la difficulté du travail de
packaging sur ce composant, et je voudrais leur exprimer toute ma reconnaissance pour les défis
technologiques qu’ils ont relevés avec tant de créativité. Et merci pour cette petite caméra ! Elle
a séduit bien au-delà de notre cercle d’initiés, parce qu’elle est dorénavant en couverture d’un
numéro d’Applied Optics ! J’ai beaucoup appris de mon séjour au CEA LETI il y a trois ans. Je
remercie Manuel pour son encadrement, et pour m’avoir sensibilisée aux problématiques techno-
logiques. Je remercie également très chaleureusement Alain Gueugnot, pour toutes les mesures
au profilomètre (je sais qu’elles ont été longues !).
J’adresse la plus grande reconnaissance à Vincent Huc, de l’Institut de Chimie Moléculaire
et des Matériaux d’Orsay, qui m’a ouvert très gracieusement les portes de son laboratoire alors
que nous ne nous connaissions pas. Les échanges que nous avons eus m’ont permis d’obtenir des
résultats expérimentaux inattendus. C’est grâce à lui que j’ai travaillé avec autant de succès sur
les microlentilles en KBr. Sa présence à ma soutenance de thèse et son soutien m’ont particu-
lièrement touchée. Je voudrais consacrer quelques lignes à remercier tous ceux (et ils sont bien
nombreux !) qui ont œuvré à mes côtés pour mettre au point le banc de fabrication des matrices
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de microlentilles en KBr à l’ONERA. Leur aide m’a été indispensable pour donner vie à une
idée initiale riche et ambitieuse, et pour obtenir des résultats variés et de qualité en trois an-
nées seulement : Jérôme (sans qui ce projet n’aurait pas été financé), Guillaume, Nicolas, Jean,
Vincent, Alain, Patricia, Julien, Sylvain, Didier. Je remercie chaleureusement Sabrina Velghe
pour ses conseils sur la mesure de front d’onde des microlentilles.
Je remercie le groupe SCOp de l’Institut d’Optique, en particulier Pierre Chavel pour les
discussions très intéressantes que nous avons eues, et pour avoir facilité mes démarches adminis-
tratives tout au long de cette thèse. Merci également à Hervé Sauer, Mathieu Boffety et Guillaume
Anna.
Pour finir, je tiens à remercier les personnes qui me sont les plus chères, qui m’ont toujours
soutenue au cours de mes études, et qui ont été d’une présence et d’une aide indispensables
durant ma thèse : mes parents et mon frère.
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