Chercheurs clés

• Prof.Gaetano Mileti (gaetano.mileti@unine.ch)

La technologie TRIMO-SMD (Three Dimensional Miniaturized Optical Surface Mounted Device) développée par Leica Geosystem [1] est une technologie d’assemblage de micro-systèmes optiques complexes. Elle se base sur une technique de brasage par laser. Les composants optiques, placés dans leurs supports, sont alignés activement grâce à un positionneur de haute précision à six degrés de liberté. Une fois l’alignement réalisé, tous les degrés de liberté sont figés rapidement en soudant le support sur une plaque de base métallique en faisant fondre un métal d’apport au moyen d’un laser.

La technologie TRIMO-SMD est déjà utilisée dans des environnements de production industrielle. Dans le cadre du projet SQUATOS (Space Qualified Assembly Technique for Optical System), ses méthodes de mise en œuvre et ses performances ont été évaluées du point de vue applications spatiales. Deux types de démonstrateurs ont été conçus, pour lesquels plusieurs exemplaires ont été fabriqués et testés dans diverses situations reproduisant des environnements spatiaux, tel que lors du décollage d’une fusée ou dans des conditions opérationnelles régulières.

Grâce aux connaissances du LTF et à son implication dans le projet, une référence de fréquence optique au rubidium a été développée autour d’un schéma d’absorption saturée. Elle représente un des modules composant une possible horloge atomique au rubidium de prochaine génération [2, 3]. Ce démonstrateur a fonctionné à différentes températures (10-60°C), sous vide et en situation de micro-vibrations, toutes conditions trouvées en milieu satellitaire. Le second type de démonstrateur, plus simple que le précédent, a été placé sous fortes contraintes environnementales, potentiellement destructrices du dispositif sous test (par ex. : variations de température extrêmes, fortes vibrations, telles celles rencontrées lors du lancement d’une fusée). Aucun dysfonctionnement des démonstrateurs n’a été détecté. Les résultats montrent également que les désalignements provoqués par les charges environnementales appliquées sont généralement plus petits que la précision des brasures [4].

Ce projet a été financé par le SSO (Office suisse des affaires spatiales), et mené en collaboration avec le CSEM, Leica Geosystem et micos Engineering.
 

Dispositif pour la stabilisation en fréquence d’un laser, basé sur une cellule de rubidium fabriquée au LTF, et assemblé par la technologie TRIMO-SMD. Dimensions : 71 x 24 mm.

Références:
1.    L. Stauffer, F. Wälti, U. Vokinger, K. Siercks, “High precision surface mount assembly of micro-optical components per laser reflow soldering – positioning accuracy and thermal stability”, Proceedings SPIE, vol. 5454, pp 85-95 (2004)
2.    C. Affolderbach, G. Mileti, “A compact laser head with high-frequency stability for Rb atomic clocks and optical instrumentation”, Review of Scientific Instruments, 76, 073108 (2005)
3.    C. Affolderbach, F. Gruet, R. Matthey, G. Mileti, “A compact laser-pumped Rb clock with 5x10-13 T^-1/2 frequency stability”, Proceedings of the Joint Meeting of the European Frequency and Time Forum (EFTF) and the IEEE International Frequency Control Symposium (FCS), San Francisco, May 2-5 2011
4.    R. Matthey, L. Stauffer, P. Giaccari, A. Pollini, L. Balet, G. Mileti, “Assembly Technique for Miniaturized Optical Devices: Towards Space Qualification”, Proceedings of the International Conference on Space Optics (ICSO), Ajaccio (F), October 9-12 2012