Sondes intégrées hYperfréquences pour la mesure de RAyonnement électromagnétique à Haute sensibilité – Laboratoire de développement industriel. – SYRAH-lab

Le laboratoire commun SYRAH-lab s’inscrit dans le contexte de développement des ultra-hauts débits (5G, Internet des Objets…), où la mesure des champs électromagnétiques (EM) sur des bandes spectrales ultra-larges (10 Hz à 100 GHz) correspond à des enjeux forts de santé, de sécurité et économiques. SYRAH-lab propose d’établir une collaboration pérenne entre l’institut FEMTO-ST et la société Kapteos pour développer une nouvelle génération de sondes dédiées à la détection sensible et à haute résolution des champs électromagnétiques (EM) radiofréquences (RF). L’enjeu scientifique et technologique pour atteindre cet objectif est d’intégrer des architectures photoniques intégrées compactes -spécialité de FEMTO-ST- au sein de sondes EM faiblement invasives développées par Kapteos. Les objectifs de SYRAH-lab incluent la mise en œuvre de technologies de fabrications génériques de ces sondes, et de plateformes de caractérisation temps-réel d’aide à la fabrication. SYRAH-lab offrira d’une part un cadre légal pour la valorisation des produits issus des recherches conjointes et d’autre part un cadre physique pour la mise en œuvre et tests des sondes, avec des équipements de pointe pour fibrage et caractérisation optoélectronique. Les locaux dédiés se situent dans l’enceinte de TEMIS-SCIENCE à Besançon, près de la centrale technologique MIMENTO où seront effectués les développements technologiques.
SYRAH-lab combine les expertises de Kapteos et FEMTO-ST. Kapteos, est une société PME, experte en solutions de mesure des champs électromagnétiques. La société est leader sur les marchés de mesure en environnements sévères (plasmas froids, IRM, hautes tensions), grâce à ses sondes optiques fibrées entièrement diélectriques à base de matériaux électro-optiques (EO). Kapteos désire élargir ses gammes de produits vers de nouveaux marchés par un gain en résolution et en sensibilité des sondes actuelles. FEMTO-ST, au travers de son département d’optique, est expert internationalement reconnu en design/fabrication/caractérisation de circuits électro-optiques, et plus particulièrement en niobate de lithium (LiNbO3). FEMTO-ST a déjà réalisé des sondes EO à microguides optiques intégrés pour la détection ultra-sensible des champs magnétiques, sondes couvrant les intérêts des deux partenaires. Les grands axes qui soudent la collaboration entre les partenaires s'organisent en trois phases. A court terme, les sondes électro-optiques à microguides intégrés LiNbO3 seront transférées de l’académique vers l’industrie. Les technologies de fabrication sont maîtrisées ; des techniques de caractérisation dynamique seront développées pour valider les performances des sondes en cours de fabrication. Ce premier jalon consolidera l’avantage de Kapteos sur ses marchés forts par un gain en robustesse des sondes, validé par une extension des plages de fonctionnement en température de -10 °C à 70 °C ; et par une résolution spatiale micrométrique. A moyen terme, des fonctionnalités micro-ondes passives seront intégrées pour exalter les interactions électro-optiques sur les guides et permettre un gain de deux ordre de grandeurs en sensibilité (sensibilité visée : 100 µV/m/ sqrt(Hz)) par rapport aux sondes actuelles, gain stratégique pour ouvrir de nouveaux marchés. Le développement de technologies adaptées à la production de guides dans des matériaux EO cubiques est le deuxième objectif visé en phase 2, ces matériaux permettant d’optimiser la stabilité des mesures aux fluctuations environnementales. A long terme, structuration des sondes EO pour un fonctionnement très large bande (10 Hz - 100 GHz) insensible à la température.
Ainsi, SYRAH-lab propose une nouvelle génération de plateformes intégrées EO compactes et services associés, qui permettront aussi bien les diagnostics ultra-résolus dans des environnements sévères que de les certifications simples à coûts réduits des équipements large bande 5G, et assureront un positionnement stratégique pour les futurs besoins RF.