Actualités des adhérents

OPTON LASER INTERNATIONAL : NLIR : Voir dans le visible ce qui se passe dans le MIR

Technologie innovante de spectroscopie dans l'infrarouge moyen (MIR) à très haute cadence et sans refroidissement, basée sur la génération de fréquence somme (SFG).

La SFG est un processus optique non linéaire dans lequel deux photons se mélange pour créer un nouveau photon ayant la même énergie que la somme des photons d'origine.

NLIR, jeune société Danoise, utilise la technique SFG pour développer des spectromètres et détecteurs infrarouge, rapides et qui ne nécessitent aucun refroidissement. NLIR utilise la SFG dans un processus appelé up-conversion, qui vise à convertir la longueur d'onde de la lumière infrarouge moyen (MIR) entrante en lumière quasi-visible. En "mélangeant" le signal à mesurer avec celui d'un laser 1064 nm intégré à l'instrument dans un cristal LiNBO₃, on peut "voir" dans le visible et le proche Infra-rouge ce qui se passe dans le MIR. Ce cristal de conversion est suivi d’un réseau de diffraction et d’un détecteur proche visible (en général basé sur du Silicium non refroidi) pour mesurer le spectre MIR ainsi converti.

Pour en savoir plus sur cette technologie et ces produits vous pouvez consulter notre article sur le sujet.

Applications :

Les caractéristiques uniques des produits NLIR dans la gamme spectral MIR rendent leur utilisation nécessaire pour plusieurs applications. Dans ce résumé nous allons vous présenter certaines de ces applications.

1. Caractérisation des lasers pulsés

Notre spectromètre infrarouge est un excellent outil pour inspecter les spectres d'émission des lasers infrarouges moyens pulsés. Contrairement aux spectromètres FTIR classiques, qui nécessitent un élément mobile pour obtenir un spectre complet et sont donc confrontés au problème du timing de balayage à travers les impulsions, notre spectromètre infrarouge rapide et sensible capture toute l'impulsion en même temps et ce jusqu’à une fréquence d’acquisition de 130 kHz. Il n'y a donc aucun problème lié au timing des impulsions. Avec une bande passante de 2,0 à 5,0 μm et une résolution allant jusqu'à 2,5 cm-1, notre spectromètre infrarouge est une solution fiable et efficace pour la caractérisation des sources laser pulsées

Un exemple est présenté dans le graphique ci-dessus : un laser de 3330 nm a été modulé à 1 kHz et les spectres ont été mesurés à 80 kHz ; les données montrent comment la sortie du laser augmente et change de longueur d'onde en même temps.

2. Caractérisation des composants IR intégrés :

 Notre spectromètre infrarouge est extrêmement utile pour inspecter les performances des dispositifs intégrés IR, tels que les revêtements ou filtres infrarouges. Contrairement aux spectromètres FTIR conventionnels qui peuvent prendre trop de temps pour fournir des résultats précis et qui ne sont pas facilement couplés à des fibres, notre spectromètre infrarouge rapide et sensible peut fournir des données utiles en seulement quelques millisecondes ; le couplage standard des fibres facilite l'apport et le retrait de la lumière de l'échantillon.

L'exploration avec la lumière infrarouge pose un défi important pour transmettre les informations maximales de l'échantillon au spectromètre. Notre sonde de réflexion couplée à une fibre offre une solution à ce défi. Elle se connecte facilement à notre source lumineuse et à notre spectromètre à l'aide de fibres infrarouges standard. Avec une zone de mesure possible inférieure à 400 μm de diamètre, cette configuration est idéale pour examiner des échantillons sur des dispositifs intégrés ou des petites zones nécessitant une grande précision.

Nous avons démontré l'efficacité de notre sonde de réflexion à fibre en mesurant la réflectance d'un filtre passe-bande intégré avec une zone de mesure de seulement 400 μm de diamètre. En utilisant un miroir en or comme référence, nous avons observé une diminution de la réflectance à environ 4,7 μm, correspondant au centre du filtre passe-bande.

Ce spectre de haute qualité illustre la capacité de la sonde à obtenir des mesures précises même à partir d'échantillons très petits et en très peu de temps.

3. Tri du plastique noir

La norme technologique actuelle pour le tri des plastiques utilise des spectromètres infrarouges proches (NIR) qui mesurent la lumière d'une source lumineuse réfléchie sur la surface du plastique. Malheureusement, les plastiques noirs, largement utilisés tant dans les foyers que dans l'industrie, ne peuvent pas être triés par la lumière NIR. Cela est dû au fait qu'ils absorbent toute la lumière incidente et ne laissent rien à détecter. Par conséquent, les plastiques noirs finissent souvent dans les décharges ou sont brûlés plutôt que d'être recyclés, ce qui représente un risque élevé pour l'environnement et la santé.

En revanche, la lumière infrarouge moyenne (MIR) n'est pas absorbée par les plastiques noirs dans la même mesure que la lumière NIR, ce qui permet une identification neutre en couleur des plastiques. Ainsi, une installation de tri basée sur la lumière MIR a la possibilité de recycler les plastiques noirs sur un pied d'égalité avec les autres plastiques.

Dans une ligne de tri des plastiques où de nombreux échantillons passent rapidement, il est de la plus haute importance que :

• La sensibilité du spectromètre soit suffisamment élevée. Les plastiques noirs ne reflètent que de petites quantités de lumière ; un spectromètre doit être suffisamment sensible pour fournir des données utiles à partir de chaque échantillon.
• La vitesse soit suffisamment élevée pour identifier les plastiques sur un tapis roulant à défilement rapide. La plupart des spectromètres MIR conventionnels mesurent les spectres à des taux de 1 à 10 Hz ; pour le tri des plastiques, des vitesses beaucoup plus élevées sont nécessaires pour un tri efficace de tous les déchets plastiques, par exemple, 100 Hz.
• Un spectromètre peut fonctionner sans être perturbé par des températures élevées (ou basses) et des vibrations inévitables présentes dans une installation de tri. C'est l'obstacle principal à l'utilisation d'instruments FTIR conventionnels dans l'industrie en général.

Les spectromètres MIR S2050 de NLIR sont conçus pour s'adapter à un environnement industriel : c'est le spectromètre infrarouge moyen le plus rapide disponible commercialement et il ne possède aucune pièce mobile, ce qui le rend très résistant aux vibrations. De plus, il est couplé à des fibres, très sensible et offre une haute résolution pour de nombreuses applications.

Spectres de plastique noir utilisant la technologie NLIR

NLIR a mesuré les spectres de réflexion de nombreux plastiques différents en utilisant une source lumineuse globar et le spectromètre S2050 ; la figure ci-contre montre des exemples des quatre plastiques les plus courants dans les foyers, le polyéthylène téréphtalate (PET), le polystyrène (PS), le polypropylène (PP) et le polyéthylène (PE). Il est évident à partir de ces spectres que la région la plus intéressante se situe entre 3 et 4 µm, mais plus généralement, une plage de 2,5 à 4,5 µm est souhaitable pour le tri des plastiques.

Les applications dans le MIR qui nécessitent la vitesse et la sensibilité sont nombreuses et ne se limitent pas aux 3 applications cités dans ce communiqué. Vous trouvez plus de détails sur d’autres applications sur le lien suivant :

Pour en savoir plus :