Système d'Imagerie Rapide pour l'Observation et la caractérisation de Phénomènes Optiques Ultra-brefs – SIROPOU

Le projet SIROPOU a pour objectif le prototypage d'une nouvelle génération d'imageur intégré rapide dédié la caractérisation et l'observation d'évènements optiques rapides, brefs ou transitoires. Pour cet imageur les performances visées sont d'atteindre une durée d'observation comprises entre quelques millisecondes à quelques nanosecondes. Le but de ce projet est de réunir sur un seul circuit intégré électronique toutes les fonctions d'une caméra à balayage de fente à l'aide de structures innovantes du capteur. Ce nouveau système d'imagerie rapide totalement intégré en technologie CMOS standard sera constitué d'une seule rangée de capteurs CMOS associée à un dispositif d'échantillonnage ultra-rapide par pixel. L'imageur intégré fournira en sortie une image monodimensionnelle résolue en temps (I=f(x,t)), comme les caméras à balayage de fente. Pour capturer des phénomènes lumineux brefs de quelques nanosecondes, l'échantillonneur devra fonctionner à des résolutions temporelles de l'ordre de la nanoseconde, voire meilleur. Cette partie échantillonnage, associant une série d'échantillonneur à un générateur d'horloge contrôlée, fera l'objet d'une conception particulière. Pour obtenir ces intervalles de temps, nous prévoyons la conception d'un générateur d'horloge rapide de type DLL (Delay Looked Loop) pour capturer les événements brefs et d'un simple registre à décalage pour les phénomènes plus lents. Une autre difficulté concerne la largeur de la bande passante de l'étage d'adaptation de chaque canal qui devra être supérieure au Giga Hertz, soit à la limite des possibilités de la technologie CMOS utilisée. Différentes caractérisations sont prévues pour chaque sous-partie de l'imageur. De même, une caractérisation complète de l'imageur en statique permettra de définir ses spécifications. Pour mener à bien ce projet pluridisciplinaire dans le domaine de la conception opto-électronique, le développement de l'imageur fera l'objet d'une caractérisation et d'une modélisation de capteurs optiques en technologie CMOS standard pour optimiser le fonctionnement dynamique du pixel. De plus, une attention particulière sera portée au développement des architectures de pixel pour tirer partie des possibilités apportées par l'intégration. La nouvelle technique utilisée lors de ce projet nous conduira à améliorer fortement la sensibilité des deux précédentes versions de l'imageur dont la structure reposait sur une matrice 2D de pixels. De part la possibilité de commander le pas d'échantillonnage, cet imageur pourra se placer dans un large domaine d'applications occupé à l'heure actuelle par la caméra à balayage de fente. Une des applications ciblées lors de ce projet est l'imagerie vélocimétrique d'explosion à haute énergie.