L’article décrit une nouvelle technique d’interrogation de biocapteurs photoniques pour des applications dans le domaine de la santé. La première partie présente un type de biocapteurs photoniques : un microrésonateur cyclique planaire en polymère, en forme d’hippodrome, couplé verticalement à un guide rectiligne servant d’entrée et de sortie pour la lumière. Afin, d’être adapté à des applications biologiques, le capteur est inséré dans une cellule optofluidique et sa surface est fonctionnalisée. La deuxième partie de l’article décrit l’interféromètre en lumière incohérente sensible à la phase du LNE, proposé comme nouvelle technique d’interrogation de ce type de biocapteurs. Développé initialement pour caractériser métrologiquement des composants fibrés utilisés dans le domaine des télécommunications, cet interféromètre de Michelson doté d’une source large bande a été adapté à ce type d’applications. Les résultats préliminaires dans un environnement biologiques mettent en évidence la pertinence de la technique et des microrésonateurs pour des applications dans le domaine de la santé.

De nouveaux détecteurs pièges dits de « grande surface », construits à partir de photodiodes au silicium de (18 × 18) mm², ont été caractérisés pour être utilisés comme détecteur de référence pour la mesure de la sensibilité spectrale des détecteurs. Leur caractérisation a été effectuée sur un montage du laboratoire basé sur un monochromateur associé à des sources de rayonnement à spectres étendus. Le présent article décrit les détecteurs pièges réalisés, détaille la méthode de mesure de leur sensibilité spectrale relative et présente la méthode utilisée pour passer de la sensibilité spectrale relative à la sensibilité spectrale absolue.

La thèse a été réalisée dans le cadre du projet de recherche européen Euramet/EMRP ENG05 « Lighting », projet réunissant une quinzaine d’instituts nationaux de métrologie en Europe. L'apparition de nouvelles solutions d’éclairage utilisant des diodes à électroluminescence (DEL) n’apporte pas seulement une efficacité en termes de diminution de puissance consommée mais elles doivent également répondre à des critères de qualité de lumière pour l’utilisateur selon l’environnement.

L'étude s’est concentrée sur les problématiques du confort visuel ainsi que sur les indices du rendu des couleurs conformes à ceux de la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE) qui ne permettent pas de prédire une évaluation fiable en ce qui concerne ces nouveaux éclairages à l’état solide. L’étude s’est appuyée sur des calculs informatisés des métriques existantes, des résultats de plusieurs expériences subjectives réalisées dans un environnement contrôlé et reproductible et leurs caractérisations. Un premier modèle capable de prédire le confort visuel d'un scénario d'éclairage a été réalisé et décrit. Plusieurs axes d'amélioration des métriques du rendu des couleurs ont été étudiés.

L'ensemble des expériences intègre des solutions d'éclairages traditionnels. À l’aide de cartes de luminance, les résultats obtenus ont été comparés aux performances des sources respectives.

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La norme NF X 10-702-1 (détermination de l’opacité des fumées en atmosphère non renouvelée) décrit une méthode d’essai au feu des matériaux en quantifiant la fumée produite par le matériau dans des conditions de densité de flux thermique prédéfinies. La norme définit le matériel d’essai et les opérations à mettre en oeuvre en vue de la maîtrise métrologique du banc d’essai. Notamment, la densité de flux surfacique de 2,5 W·cm^-2 auquel l’échantillon est exposé lors d’un essai, doit être ajusté à l’aide d’un radiomètre. Ce radiomètre est raccordé à l’aide d’un calorimètre de référence selon le protocole défini dans cette norme. L’objectif de cet article est de décrire le travail d’évaluation de l’incertitude associée à cet étalonnage. Il comprend les étapes suivantes : détermination de l’incertitude associée à la sensibilité du calorimètre de référence, modélisation de la droite d’étalonnage du radiomètre et détermination des incertitudes sur l’éclairement énergétique pour une tension de sortie du radiomètre donnée. Ce travail a permis d’améliorer la qualité globale des étalonnages, par la maîtrise des incertitudes et l’apport de données complémentaires permettant d’étendre le domaine d’étalonnage.

Dans la méthode « par balayage de faisceau » un faisceau monochromatique, de grande dimension et de répartition de flux uniforme, est synthétisé par la juxtaposition en de nombreuses positions d’un même faisceau. Un tel éclairement est impossible à obtenir avec un faisceau unique. L’article présente un dispositif d’étalonnage de la sensibilité en éclairement d’un radiomètre par balayage de faisceau. Sa particularité réside dans l’utilisation d’un faisceau monochromatique non cohérent, de profil non gaussien. Cette méthode a été optimisée par un calcul numérique simulant cette opération puis validée à 1,7 × 10^-3 près par comparaison à une méthode classique. Le dispositif a été mis en oeuvre pour la mesure de la sensibilité en éclairement d’une thermopile. Malgré des variations de sa sensibilité spatiale de plus de 10 %, la sensibilité moyenne a été mesurée avec une incertitude meilleure que 0,35 %. La valeur est parfaitement cohérente avec les résultats obtenus depuis une vingtaine d’années par une méthode plus classique mais a permis la division par 2 des incertitudes. Ce type de mesure, capable de prendre en compte de telles variations de sensibilité locale en éclairement, pourra être étendu à d’autres instruments.

Cet article présente l’interféromètre en lumière incohérente sensible à la phase comme un nouvel outil de caractérisation de microrésonateurs pour la détection de molécules biologiques. Les mesures spatiales (interférogrammes) obtenues à l’aide de ce dispositif sont utilisées pour extraire les paramètres caractéristiques d’un microrésonateur comme son coefficient de couplage, qui permet d’étudier les différents régimes de couplage. Ce dispositif, permettant d’ailleurs d’obtenir de façon quasi simultanée les réponses en polarisation transverse magnétique et électrique, a été utilisé pour caractériser les microrésonateurs polymères en couplage vertical. Les meilleures performances ont été obtenues sur une cavité en forme d’hippodrome dans l’eau déionisée. Ce microrésonateur possède, à la longueur d’onde de 1 527,7 nm, un facteur de qualité supérieur à 38 000 et une finesse de l’ordre 21. L’association du dispositif interférométrique avec un microrésonateur en polymère a été utilisée pour détecter des concentrations de glucose inférieure à 5 µg·mL^-1 dans l’eau déionisée en détection homogène et une densité surfacique de 4 ag·mm^-2 de TAMRA Cadavérine en détection surfacique.

Actuellement, il existe très peu de moyens de mesure de haut niveau métrologique du facteur de réflexion spéculaire spectral dans le domaine de l’infrarouge. Le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) a développé une installation de mesure absolue de ce paramètre fonctionnant dans le domaine de l’infrarouge sur la base de la technique du goniomètre. Cette méthode est particulièrement adaptée pour mesurer le facteur de réflexion spéculaire des matériaux à surface plane, non diffusante et à haute réflectivité, tels que les miroirs. L’appareil fonctionne sur une grande partie du domaine infrarouge (de 1 µm à 16 µm) et peut aussi couvrir le domaine du visible et du proche infrarouge. Les alignements des miroirs, le système de détection et les concentricités des éléments optomécaniques du goniomètre ont été optimisés pour obtenir des incertitudes de mesure allant de 0,001 à 0,015 suivant les longueurs d’ondes.

Le contrôle des cabines de bronzage est obligatoire en France pour assurer la protection des consommateurs des dangers du rayonnement ultraviolet. Ce contrôle est réalisé par des organismes agréés à l’aide de spectroradiomètres à matrice de photodiodes qui doivent être étalonnés et traçables au SI. Ces spectroradiomètres présentent des défauts (sensibles à la lumière parasite) qu’il faut prendre en compte lors de leur étalonnage. Nous proposons une méthode simple d’étalonnage, par comparaison à un spectroradiomètre de référence, qui repose sur l’utilisation de sources dont la répartition spectrale est similaire à celle des sources placées dans les cabines de bronzage. Cet article présente le banc développé et la procédure mise en oeuvre pour l’étalonnage des spectroradiomètres à matrice de photodiodes ainsi que l’évaluation des incertitudes d’étalonnage.

Le laboratoire national de métrologie LNE-LCM utilise un radiomètre cryogénique comme référence primaire pour réaliser ses échelles radiométriques et photométriques. Cet instrument est un radiomètre à substitution électrique qui fonctionne à très basse température (4,2 K). Il permet d’effectuer des mesures absolues de la puissance de faisceaux lasers avec une incertitude type de l’ordre de 5 × 10^-5. Un nouveau radiomètre cryogénique a été installé au laboratoire, et le présent article décrit sa caractérisation métrologique complète qui permet d’atteindre ce niveau d’incertitude.

Les spectrophotomètres permettent de mesurer les propriétés optiques des matériaux telles la transmission ou la réflexion. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines industriels tels que la santé, le transport, l’énergie... Pour assurer la traçabilité des mesures à travers le raccordement des étalons de transmission ou de réflexion le LNE dispose de spectrophotomètres qui font l’objet d’une qualification métrologique tout au long de la durée de vie de ces équipements. Nous présentons les étapes de cette qualification. Les résultats sont utilisés pour évaluer les incertitudes de mesure. La procédure suivie peut servir de guide pour les utilisateurs de spectrophotomètre désirant évaluer les incertitudes avec lesquelles ils réalisent leurs mesures.