Abstracts

Linterfromtrie par retro-injection optique (OFI) est une technique de dtection mergente pour les systmes fluidiques. Son principe est bas sur la modulation de la puissance et/ou de la tension de polarisation dune diode laser induites par interfrence entre le faisceau propre de la cavit laser et la lumire rflchie ou rtro-diffuse par une cible distante. Grce leffet Doppler, cette technique permet de mesurer prcisment la vitesse de particules en mouvement dans un fluide, et de rpondre aux besoins croissants de mesure de dbit dans les systmes danalyse biomdicale ou chimique.Dans cette thse, les performances de la vlocimtrie par rtro-injection optique sont tudies thoriquement et exprimentalement pour le cas de micro-canaux fluidiques. Un nouveau modle numrique multi-physique (optique, optolectronique et fluidique) est dvelopp pour reproduire les spectres Doppler exprimentaux. En particulier, les effets de la concentration en particules, de la distribution angulaire de la diffusion du laser par les particules, ainsi que du profil dcoulement dans le canal sont pris en compte. Un bon accord est obtenu entre les vitesses dcoulement thoriques et exprimentales. Ce modle est galement appliqu avec succs la mesure de la vitesse locale dans un micro-canal et lanalyse de limpact sur le signal des configurations particulires de canal. Enfin, la conception dun capteur OFI tirant parti des avantages des Lasers Cavit Verticale Emission par la Surface (VCSEL) est propose. Grce au dveloppement de techniques de microfabrication base de matriaux polymres, un premier dmonstrateur compos dun VCSEL lentille intgre est ralis et test sans aucune optique macroscopique additionnelle. Les rsultats obtenus en termes de mesure de flux sur des canaux micro-fluidiques de tailles diffrentes valident lintrt de cette approche et ouvrent la voie vers la ralisation de capteurs OFI ultra-compacts. Optical feedback interferometry (OFI) is an emerging sensing technique which has been studied in fluidic systems. This sensing scheme is based on the modulation of the laser emission output power and/or the junction voltage induced by the interaction between the back-scattered light from a distant target and the laser inner cavity light. Thanks to the Doppler Effect, OFI can precisely measure the velocity of seeding particles in flowing liquids which is much required in chemical engineering and biomedical fields. In the present thesis, optical feedback interferometry performance for microscale flow sensing is studied theoretically and experimentally. A new numerical modeling approach based on multi-physics numerical simulations for OFI signal simulation in the micro-scale flowmetry configuration is presented that highlight the sensor performances. In this model, many factors are involved such as particle concentration and laser-particle scattering angle distribution and flow velocity distribution. The flow rate measurement shows good agreement with the modeling. TheAdvisors/Committee Members: Bardinal, Vronique (thesis director), Perchoux, Julien (thesis director).