Barrette de micro-obturateurs programmable

Client : MPB Communications inc. (Montréal) et l’Agence spatiale canadienne (Saint-Hubert)
Secteurs d'activité : Industrie spatiale, MEMS
Technologies : MEMS

Contexte

Quand il est question d’applications spatiales, les instruments les plus petits, les plus légers, les moins énergivores et les plus performants sont typiquement sélectionnés. C’est donc dans cette optique que nous avons collaboré avec MPB Communications afin de rendre leur minispectromètre IOSPEC encore plus performant, et donc, plus attrayant pour les missions spatiales. Il s’agissait, en fait, d’y ajouter une barrette de micro-obturateurs programmable pour l’utiliser en mode « transformée d’Hadamard ». La difficulté : réaliser concrètement ces micro-obturateurs afin qu’ils répondent aux spécifications du client.

  • Photo : Agence spatiale canadienne
  • Divers types de micro-obturateurs à glissière
  • Divers types de micro-obturateurs à glissière
  • Divers types de micro-obturateurs à glissière

Solution

Nous avons proposé à notre client une approche basée sur des actuateurs à glissière. Chaque obturateur comprend une partie mobile dans laquelle un gradient de stress est introduit intentionnellement en cours de fabrication. La partie mobile est courbée selon un rayon établi en fonction de la valeur du gradient de stress induit. L’actuateur comprend aussi une électrode fabriquée sur le substrat supportant l’actuateur. Quand une différence de potentiel est appliquée entre la partie mobile et l’électrode, la partie mobile est attirée vers l’électrode par la force électrostatique générée. En pratique, la partie mobile se « déroule » alors sur l’électrode en même temps qu’elle vient bloquer une fente transparente ménagée à la surface du substrat. Seize de ces obturateurs sont juxtaposés pour former une barrette.

De plus

La barrette a été testée et répond à toutes les spécifications du client ou les dépasse. Le voltage requis pour fermer une fente est d’environ 110 V. Les temps de réponse pour fermer et ouvrir une fente sont respectivement d’environ 2 et 7 ms. En outre, le procédé de fabrication en parallèle typique du micro-usinage de surface permet de fabriquer plus d’une centaine de barrettes par substrat.

 Une plate-forme innovatrice et polyvalente

L’approche que nous avons choisie permet de construire des actuateurs dont les éléments structuraux peuvent rester microscopiques, selon certaines dimensions, ou atteindre, par exemple, plus d’un millimètre selon la longueur. De plus, à cause du gradient de stress introduit dans la partie mobile, les éléments structuraux se positionnent ou s’assemblent d’eux-mêmes (self-assembly), leur distance maximale au substrat pouvant atteindre plusieurs centaines de micromètres et même plus d’un millimètre. Il s’agit donc d’une plate-forme polyvalente et innovatrice pouvant être adaptée à la fabrication d’une variété de dispositifs, dont, par exemple, des obturateurs, des modulateurs, des micromiroirs à focale variable et des micromiroirs pour contrôler la direction de faisceaux lumineux.

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