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Soutenance HDR Olivier Gravrand, LETI, 11 décembre 2015 14h

O. Gravrand , CEA LETI DOPT

La détection IR pour l’imagerie militaire, scientifique et spatiale

salle 221 MMNT Minatec Grenoble, devant le jury composé de
M. François-Xavier Désert, IPAG
Pr. Yves Guldner, Univ. MPC Paris
Pr. Philippe Christol, Univ. Montpellier 2
Dr. Didier Tiphène, LESIA Paris
Dr. Stéphane Demiguel, TAS Cannes
Dr. Philippe ADAM, DGA Paris

La détection IR dite quantique refroidie, dédiés à l’imagerie IR très haute performance, met en jeu une conversion photon-paire électron-trou au sein d’un matériau semi-conducteur dont l’énergie de bande interdite est adaptée à l’énergie du rayonnement considéré. L’optimisation de ce type de détecteurs fait l’objet de cette présentation pour l’Habilitation à Diriger les Recherches.
La problématique de l’imagerie IR de scènes à température ambiante reste très demandeuse en termes de performance de détection : A la différence de l’imagerie visible, l’information optique est ici portée par le spectre très large du rayonnement du corps noir et les détails recherchés pour l’image représentent à peine quelques pourcents de l’ensemble des photons détectés. Il faut donc détecter efficacement ces légères nuances entre les différents pixels sans les dégrader par un bruit excédentaire. A contrario, l’imagerie scientifique se place généralement dans une configuration très différente où le nombre total de photons disponibles est très faible (dans certains cas proche du photon par seconde). Dans ce cas, il ne faut surtout pas perdre ce photon ni dégrader l’information qu’il transporte.
Bien que différentes, ces deux configurations se retrouvent sur un point : le bruit sur la détection doit être minimisé, pour être si possible limité par le bruit intrinsèque au flux de photon. De plus le passage d’un détecteur mono-élément à une assemblée de signaux formant une image n’est absolument pas anodin et se résume en deux mots : uniformité et défectivité. Il ne s’agit plus de réaliser la meilleure détection possible mais de reproduire cet exploit un grand nombre de fois au sein du même plan focal. Il faut alors composer avec la physique des défauts, différente et ô combien plus vaste que la physique enseignée dans les écoles et universités. Cette problématique est encore enrichie par la multitude de matériaux adressés pour la détection IR.

Image thermique des anneaux de saturne prise par le détecteur CIRS de la mission Cassini (détecteur MCT LETI MW)
Bande de Valence prise par l’instrument Timbre-Poste (détecteur MCT LETI MW)