Optical biosensor : intrinsic Fabry-Pérot cavity and evanescent coupling Fiber probe
Biocapteur Optique : Sonde fibrée à cavité Fabry-Pérot intrinsèque et à couplage évanescent
Résumé
This thesis work is in the more general and huge frame of biosensors applied to the biomedical sector.
The developed sensor is dedicated to concentration measurement of chemical substances. We use a biochemical reaction in the vicinity of the core of an optical fiber which modifies the propagation conditions of the optical wave by evanescent coupling. The sensitive
part involves an intrinsic optical fiber Fabry-Pérot interferometer.
The principle of this sensor combines two optical aspects :
• A biochemical fonctionnalisation of the optical wave guide in order to make the effective index dependent on the concentration of the substance targets by evanescent coupling. This part of the optical fiber is addressed through a Fabry-Pérot interferometer cavity.
• An interferometry detection unit which performs accurate measurements of the optical length of the cavity.
The interest of such a system is to offer reduced dimensions; i.e. the size of an optical fiber. The integration on a single fiber of several sensors, with different cavity lengths, gives us the ability to achieve a multispecific probe. The detection involves classical interferometry techniques such as coherence modulation.
The developed sensor is dedicated to concentration measurement of chemical substances. We use a biochemical reaction in the vicinity of the core of an optical fiber which modifies the propagation conditions of the optical wave by evanescent coupling. The sensitive
part involves an intrinsic optical fiber Fabry-Pérot interferometer.
The principle of this sensor combines two optical aspects :
• A biochemical fonctionnalisation of the optical wave guide in order to make the effective index dependent on the concentration of the substance targets by evanescent coupling. This part of the optical fiber is addressed through a Fabry-Pérot interferometer cavity.
• An interferometry detection unit which performs accurate measurements of the optical length of the cavity.
The interest of such a system is to offer reduced dimensions; i.e. the size of an optical fiber. The integration on a single fiber of several sensors, with different cavity lengths, gives us the ability to achieve a multispecific probe. The detection involves classical interferometry techniques such as coherence modulation.
Le travail de thèse présenté s'inscrit dans le vaste domaine des biocapteurs appliqués au secteur biomédical.
Le biocapteur développé est destiné à la mesure de concentration de substances chimiques. De nombreux biocapteurs optiques ont déjà été mis au point pour la détection de ces substances. L'originalité de notre travail réside dans l'utilisation d'une réaction biochimique à proximité du coeur d'une fibre optique pour modifier les conditions de résonance d'une cavité Fabry-Pérot par couplage évanescent.
Le principe de ce capteur s'articule autour de deux techniques de
metrologie optique :
• Fonctionnalisation biochimique de l'interface cavité-milieu extérieur pour que la concentration de la substance cible modifie l'indice effectif de l'onde se propageant dans la cavité Fabry-Pérot par couplage évanescent.
• Interférométrie : mesure précise de la longueur optique de la cavité pour suivre l'évolution de l'indice effectif.
L'intérêt d'un tel système est d'offrir un capteur de dimensions très réduites (taille proche d'une fibre optique). La réalisation sur une même fibre de plusieurs capteurs avec différentes longueurs de cavité fournit une sonde multiparamétrique, interrogeable par les
techniques classiques d'interférométrie (modulation de cohérence).
Le biocapteur développé est destiné à la mesure de concentration de substances chimiques. De nombreux biocapteurs optiques ont déjà été mis au point pour la détection de ces substances. L'originalité de notre travail réside dans l'utilisation d'une réaction biochimique à proximité du coeur d'une fibre optique pour modifier les conditions de résonance d'une cavité Fabry-Pérot par couplage évanescent.
Le principe de ce capteur s'articule autour de deux techniques de
metrologie optique :
• Fonctionnalisation biochimique de l'interface cavité-milieu extérieur pour que la concentration de la substance cible modifie l'indice effectif de l'onde se propageant dans la cavité Fabry-Pérot par couplage évanescent.
• Interférométrie : mesure précise de la longueur optique de la cavité pour suivre l'évolution de l'indice effectif.
L'intérêt d'un tel système est d'offrir un capteur de dimensions très réduites (taille proche d'une fibre optique). La réalisation sur une même fibre de plusieurs capteurs avec différentes longueurs de cavité fournit une sonde multiparamétrique, interrogeable par les
techniques classiques d'interférométrie (modulation de cohérence).
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