Nouvelles briques de conception de systèmes intégrés pour la vision infrarouge

L'integration de systemes optiques au plus pres des detecteurs est un domaine en pleine expansion dans le monde scientifique et industriel. La diminution de l'encombrement et des couts de ces systemes contribuerait en effet a une meilleure diffusion de ces derniers dans des applications tres diverses. L'objectif de la these est d'explorer de nouvelles briques de conception pour les systemes infrarouges refroidis. J'ai montre qu'une premiere etape de miniaturisation peut etre apportee en integrant les systemes optiques directement a l'interieur du cryostat (integration dewar-level). Les contraintes cryogeniques imposent cependant une simplification et une miniaturisation plus poussee de maniere a reduire au maximum la charge supplementaire a refroidir. Je me suis oriente, dans un premier temps, vers une approche minimaliste qui a consiste a rendre imageant le cryostat sans integrer la moindre optique supplementaire. J'ai ainsi realise une camera obscura infrarouge en donnant un effet stenope au diaphragme froid. Ce concept a ete ameliore en codant sur ce diaphragme un reseau circulaire qui associe la propriete de grande profondeur de champ du stenope avec une bonne resolution angulaire. Les deux solutions proposees, bien que remarquables par leur simplicite, souffrent neanmoins d'un faible bilan radiometrique. Celui-ci peut etre ameliore en integrant une architecture de type menisque de Wollaston, qui a fait l'objet d'une demande de brevet. J'ai alors montre qu'une seule optique refroidie permet d'atteindre simplement une tres bonne qualite optique. Enfin, une reflexion a ete menee pour miniaturiser cette architecture. Elle s'appuie sur des systemes multivoies s'inspirant de l'œil a facettes apposees des invertebres et de la vision du Xenos Peckii. Cette reflexion permettra de franchir une etape d'integration supplementaire en proposant d'amenager directement au niveau du detecteur (integration wafer-level) des architectures optiques.