Biosenseur optofluidique pour la détection d'indice de réfraction volumique

Ce mémoire présente un microsystème permettant de mesurer l'indice de réfraction d'échantillons ayant un volume similaire à celui d'une cellule. Le dispositif en question utilise une cavité Fabry-Pérot constituée de miroirs de Bragg intégrés sur silicium. Des canaux microfluidiques permettent l'insertion de solutions aqueuses dans la cavité. Le passage d'une cellule en solution change l'indice de réfraction et donc la longueur optique de la cavité. Ce changement de longueur optique entraîne un déplacement en longueur d'onde des pics de résonance Fabry-Pérot. Nous sommes ainsi en mesure de détecter des changements d'indice de réfraction avec grande précision. Les travaux de A. Leblanc-Hotte et de R. St-Gelais illustrées dans [1], [2], [3] et [4] présentent les premières versions du dispositif. Le nouveau design développé remplace les guides d'onde rectangulaires par des guides d'onde plans et des lentilles de silicium intégrées. Ceci permet l'obtention d'un faisceau stable en une dimension dans le dispositif, ce qui devrait réduire les pertes par divergence. Aussi, la focalisation du faisceau à l'intérieur d'une cavité Fabry-Pérot concave permet une augmentation de la résolution spatiale du dispositif sur la mesure d'indice de réfraction. Des simulations sur Matlab et Zemax ont été effectuées afin de déterminer les paramètres géométriques à utiliser pour le dispositif. Les simulations sur Zemax ont déterminé les rayons de courbure des miroirs de Bragg ainsi que les différentes longueurs dans le parcours optique. Les simulations sur Matlab nous ont permis de visualiser le parcours optique du faisceau gaussien et de nous donner la largeur minimale des lentilles de silicium et des miroirs de Bragg. Aussi, en utilisant un programme Matlab développé par R. St-Gelais dans [4], nous avons simulé la transmission du dispositif, ce qui nous a permis d'évaluer les principales pertes optiques et l'allure du signal Fabry-Pérot attendu. La fabrication du dispositif a été effectuée au laboratoire de microfabrication de l'École Polytechnique. Le procédé de fabrication sera discuté en détail dans le mémoire.