Brevet FR2961913A1 — publié le 20111230

FILTRE SPECTRAL AVEC MEMBRANE STRUCTURÉE A L'ÉCHELLE SUBLONGUEUR D'ONDE ET METHODE DE FABRICATION D'UN TEL FILTRE Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine des filtres spectraux avec membrane structurée à l'échelle sublongueur d'onde, et plus particulièrement le domaine des filtres spectraux pour radiation de longueurs d'onde dans la bande spectrale infrarouge. Etat de l'art On connaît des filtres spectraux constitués d'empilements de couches minces (filtres interférentiels). Cependant, dès lors qu'ils font intervenir un grand nombre de couches minces, ces composants présentent une fragilité dès qu'ils sont soumis à des cycles de variations de température, par exemple lorsqu'ils sont disposés dans un cryostat, notamment pour les applications dans l'infrarouge. En effet, ces cycles conduisent à une fragilisation de la structure du fait des coefficients de dilatation thermique qui diffèrent d'un matériau à l'autre et donc d'une couche à l'autre, entraînant des contraintes entre les couches et un risque de décollement par cisaillement. En outre, un filtre fonctionnant dans l'infrarouge nécessitera des couches plus épaisses qu'un filtre fonctionnant dans le visible, et très rapidement, on se trouvera confronté à des difficultés technologiques liées à l'épaisseur. En particulier, les caractéristiques du filtre (largeur et position spectrales) étant directement liées à l'épaisseur, il est extrêmement compliqué de juxtaposer 2 0 différents filtres sur un même composant, ce qui peut s'avérer utile pour des applications multispectrales par exemple. Depuis une dizaine d'années, différents travaux théoriques ont prédit des propriétés optiques singulières pour des structures membranaires formées de motifs sub-longueur d'onde. Dans R. Magnusson and S. S. Wang, "New principle for optical filters', Appl. 2 5 Phys. Lett., 61(9) :1022-1024, 1992 , pour la première fois, une étude théorique a démontré la possibilité d'une réflexion sélective de quasiment 100% dans un réseau diélectrique sub-longueur d'onde déposé sur un support. Un mécanisme de résonance géométrique a été mis en évidence par R.Gomez-Medina ('Extraordinary optical reflection from sub-wavelength cylinder arrays', Optics Express, Vol.14, N°9, May 2006) pour expliquer les pics de réflexion dans un réseau de barreaux cylindriques en l'absence de modes plasmoniques. Ye et al. ('Rigorous reflectance performance analysis of Si3N4 seld suspended subwavelengths gratings', Optics Communications 270 (2007) 133-237) ont étudié plus en détails l'influence sur la réflexion d'une onde incidente polarisée TM des paramètres optogéométriques d'une membrane en matériau diélectrique structurée à l'échelle sub-longueur d'onde, dans une configuration d'une membrane auto suspendue. Ces différentes études théoriques ont montré que pour obtenir une réflexion sélective et ajustable en longueur d'onde, il est nécessaire d'avoir une structure possédant une symétrie par rapport à un plan parallèle au plan de la membrane, et ce préférentiellement dans un environnement diélectrique de faible indice, typiquement de l'air. Cela suppose des contraintes très fortes en terme de fabrication, ce qui a limité considérablement les études expérimentales de ces structures. Récemment, l'article de Grégory Vincent et al., `Large area dielectric and metallic freestanding gratings for mid-infrared optical filtering applications', J. Vac. Sci. Technol. B26(6), 3 Nov. 2008 , a présenté un procédé de fabrication de membranes nanostructurées auto suspendues, métalliques ou diélectriques, montrant la faisabilité de filtres passe bande ou coupe bande, notamment dans l'infrarouge, et des applications 2 0 possibles dans les caméras infrarouge multispectrales. Néanmoins, la fabrication de membranes suspendues ainsi réalisées présente des difficultés, notamment liées à une fragilité de la structure, limitant en particulier la taille des membranes. Par ailleurs, il s'est avéré qu'en utilisation, ces filtres montraient une stabilité de leurs performances optiques limitée, notamment due aux vibrations de la 2 5 membrane soumise même aux plus légères perturbations atmosphériques. Un objet de la présente invention consiste à présenter un filtre spectral avec membrane diélectrique sub-longueur d'onde pour le filtrage de radiations de longueur d'onde visible ou infrarouge qui présente notamment une meilleure robustesse et une plus grande stabilité des performances optiques en utilisation. 30 Résumé de l'invention Selon un premier aspect, l'invention concerne un filtre spectral adapté pour le filtrage d'une onde incidente à au moins une première longueur d'onde centrale X0 donnée comprenant un substrat avec un orifice traversant et une membrane comprenant un matériau diélectrique. La membrane est suspendue au dessus de l'orifice et est structurée pour former un ensemble de barreaux organisés sous la forme d'un motif à deux dimensions répété selon deux directions, la répétition du motif selon au moins une direction étant périodique ou quasi périodique, avec une période inférieure à la longueur d'onde centrale X0. L'organisation des barreaux d'un filtre ainsi réalisé a montré notamment par rapport aux filtres de l'art antérieur des propriétés de robustesse et de stabilité optique nettement améliorées. Selon une variante, la membrane du filtre spectral selon le premier aspect est formée en matériau diélectrique. Par exemple, et de façon non limitative, le matériau diélectrique est choisi parmi le 15 dioxyde de silicium, l'oxyde de manganèse, le carbure de silicium, le nitrure de silicium, le sulfure de zinc, le trifluorure d'yttrium, l'alumine. Selon une variante, la membrane peut être formée d'un empilement de plusieurs matériaux formant un « métamatériau » dont les propriétés notamment d'indice de réfraction, peuvent être utilisées pour ajuster la réponse en transmission du filtre. 2 0 Selon une variante, la largeur d'un barreau est sensiblement inférieure à X0/2n où n est l'indice de réfraction du matériau dont est formée la membrane. Les barreaux peuvent avoir une section de forme sensiblement carrée, rectangulaire ou circulaire, cette dernière variante permettant d'obtenir un filtre de plus grande sélectivité. 2 5 Selon un premier mode de réalisation du premier aspect de l'invention, le motif est sensiblement parallélépipédique. La membrane est alors structurée pour former une grille à deux dimensions avec des premiers barreaux parallèles à une première direction et des deuxièmes barreaux parallèles à une deuxième direction, les premiers barreaux étant formés par la répétition selon une première période inférieure à la longueur d'onde 3 0 centrale X0 d'un premier sous-motif comprenant au moins un barreau. Le premier sous-motif peut comprendre un ou une pluralité de barreaux parallèles, permettant d'adapter la réponse spectrale du filtre. Selon une variante, la première direction et la deuxième direction sont sensiblement perpendiculaires. Selon une variante, les deuxièmes barreaux sont également formés par la répétition selon une deuxième période d'un deuxième sous-motif comprenant au moins un barreau par période. Selon une variante, la deuxième période est inférieure à la longueur d'onde centrale Xo Selon un premier exemple, la seconde période est identique à la première période et les premier et deuxième sous-motifs sont similaires, rendant la structure symétrique et permettant notamment la réalisation d'un filtre insensible à la polarisation de l'onde incidente. Selon un second exemple, la seconde période est différente de la première période, permettant par exemple un filtrage sélectif spectralement en fonction de la polarisation de l'onde incidente. Selon une variante, deux deuxièmes barreaux adjacents sont espacés d'une distance minimale, supérieure sensiblement à trois fois la longueur d'onde centrale Xo. Le filtre présente alors une réponse optique proche d'un filtre avec une membrane structurée à une dimension, tout en ayant une robustesse et une fiabilité améliorées. Selon un autre mode de réalisation, le motif peut comprendre des barreaux agencés selon au moins trois directions différentes, permettant notamment d'obtenir une meilleure 2 0 acceptance angulaire tout en gardant un certain degré d'insensibilité à la polarisation de l'onde incidente. Selon un second aspect, l'invention concerne une matrice multispectrale comprenant une pluralité de filtres spectraux selon le premier aspect, adaptés pour filtrer des longueurs d'ondes centrales différentes, les membranes des filtres étant suspendues 2 5 au-dessus d'un même substrat. Une telle matrice présente une robustesse et une stabilité optique malgré des dimensions supérieures et garde une épaisseur constante, la longueur d'onde de filtrage de chaque filtre étant déterminée par les motifs de la membrane structurée et non son épaisseur. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un système d'imagerie infrarouge 3 0 comprenant un détecteur infrarouge et un filtre selon le premier aspect ou une matrice multispectrale selon le second aspect, ledit filtre ou ladite matrice étant utilisée en transmission ou en réflexion. Selon une variante, le système d'imagerie comprend des moyens de rotation du filtre ou de la matrice, permettant de faire varier l'angle d'incidence de l'onde incidente sur le ou lesdits filtre(s) afin d'obtenir un ou plusieurs filtres accordables en longueur d'onde. Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un filtre spectral adapté pour le filtrage d'une onde incidente à au moins une première longueur d'onde centrale X0 donnée comprenant : - le dépôt d'une couche mince en matériau diélectrique sur une face d'un substrat; - la gravure de ladite couche mince en matériau diélectrique pour obtenir une membrane structurée pour former un ensemble de barreaux organisés sous la forme d'un motif à deux dimensions répété selon deux directions, la répétition du motif selon au moins une direction étant périodique ou quasi périodique, avec une période inférieure à la longueur d'onde centrale Xo; - la gravure sur une face opposée du substrat d'un orifice traversant le substrat de sorte que la membrane structurée se trouve suspendue au dessus de l'orifice. Selon une variante, le procédé comprend en outre une gravure isotrope des barreaux, par exemple par immersion du filtre ainsi obtenu dans une solution d'un acide dilué permettant une attaque contrôlée du matériau dont sont constitués les barreaux afin d'arrondir et/ou de réduire la section desdits barreaux d'une manière contrôlée. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures sur lesquelles : La Figure 1 représente une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'un filtre 2 5 selon l'invention. La Figure 2 est un diagramme illustrant schématiquement des étapes d'un procédé de fabrication d'une membrane auto suspendue selon un mode de réalisation de l'invention. La Figure 3 représente une image prise au microscope électronique à balayage 30 d'une membrane structurée auto suspendue pour un filtre selon une variante de l'invention. La Figure 4 est un graphique montrant le spectre de transmission mesuré d'un filtre avec membrane selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2. La figure 5 est un graphique représentant des spectres de transmission mesurés d'un filtre avec membrane selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, pour différents angles d'incidence. La Figure 6 représente une image prise au microscope électronique à balayage d'une membrane structurée auto suspendue pour un filtre selon une autre variante de l'invention. La Figure 7 est un graphique montrant les spectres de transmission mesurés d'un filtre avec membrane du type de la figure 6, respectivement en mode TE et TM. Les Figures 8A et 8B illustrent deux exemples de membranes structurées selon deux modes de réalisation d'un filtre selon l'invention. Les figures 9A et 9B illustrent des variantes de membranes structurées d'un filtre selon l'invention, respectivement avec des motifs en forme d'hexagone et de parallélépipède faisant apparaître des triangles. La Figure 10 illustre une matrice multispectrale incorporant une pluralité de filtres dans un mode réalisation de l'invention. Description détaillée 2 0 La Figure 1 représente une vue en coupe d'un filtre équipé d'une membrane auto suspendue dans un exemple de réalisation de l'invention. Il s'agit d'un schéma illustratif dont les éléments ne sont pas représentés à leur juste échelle. Le filtre comprend généralement un substrat 10, un orifice 20 traversant le substrat 10 et une membrane structurée 30 suspendue au dessus de l'orifice 20. La membrane est structurée pour 2 5 former un ensemble de barreaux organisés sous la forme d'un motif à deux dimensions, le motif étant répété selon deux directions. Le motif peut comprendre des barreaux arrangés selon deux directions, il est alors par exemple de forme parallélépipédique, rectangle ou carré. Il peut prendre d'autres formes, avec des barreaux arrangés selon au moins trois directions, par exemple une forme d'hexagone ou bien présenter une 3 0 structure complexe avec des barreaux arrangés selon un contour et à l'intérieur de ce contour, comme cela sera décrit par la suite. Sur la figure 1, seuls des premiers barreaux 32 sont visibles en coupe. Le substrat 10 est par exemple un substrat en silicium, d'épaisseur typiquement de l'ordre de quelques centaines de micromètres. En utilisation, le filtre peut être utilisé en transmission (coupe bande) ou en réflexion (passe bande). La figure 2 décrit de façon simplifiée les étapes d'un exemple de procédé de fabrication d'un filtre passe bande selon l'invention, par exemple du type de celui décrit sur la figure 1. Dans une première étape S1, une couche 40 en matériau diélectrique est déposée sur la face avant d'un substrat 10 (face destinée à recevoir la lumière incidente, voir figure 1). Le dépôt peut être effectué par une technique de dépôt chimique en phase gazeuse assisté par plasma. Une épaisseur de la couche 40 en matériau diélectrique est généralement comprise entre 0,5 micron et quelques microns. Le matériau diélectrique peut être par exemple un nitrure tel que le nitrure de silicium (Si3N4), un carbure tel que le carbure de silicium (SiC), un oxyde tel que le dioxyde de silicium (SiO2), l'oxyde de manganèse (MnO), l'alumine (Al2O3), un sulfure tel que le sulfure de zinc (ZnS), un fluorure tel que le trifluorure d'yttrium (YbF3). Dans une deuxième étape S2, on procède à la formation de la membrane structurée 30 en utilisant par exemple une méthode de lithographie UV ou électronique de telle sorte à obtenir une grille avec le motif désiré. Dans une troisième étape S3, on grave l'orifice 20 sur la face arrière du substrat 10 selon un motif donné (ouverture carrée, rectangulaire, etc.). L'orifice 20 traverse le substrat 10 2 0 de sorte que la membrane 30 se trouve suspendue à une portion périphérique d'une ouverture 210 de l'orifice 20. La gravure du substrat 10 peut être effectuée par exemple par gravure chimique dans un bain d'hydroxyde de tetramethylammonium (TMAH). Préalablement au bain chimique, on peut recouvrir une face arrière du substrat 10 d'une couche d'oxyde de silicium (SiO2) comprenant un passage pour le TMAH. Ceci permet 25 de graver sélectivement la face arrière du substrat. La forme du passage sur la couche d'oxyde de silicium déposée à l'arrière du substrat 10 est liée à la forme de l'orifice 20 obtenu par gravure. On peut également protéger la face avant et la structure avec une ou plusieurs couches de protection. Typiquement, la surface de l'ouverture 210 de l'orifice 20 au niveau de la face avant du substrat 10 est de l'ordre de quelques millimètres carrés 3 0 à plusieurs centaines de millimètres carrés. Le procédé ainsi décrit permet d'obtenir une membrane structurée 30 suspendue, dont le motif à deux dimensions permet de conférer une rigidité à la structure. Notamment, la présence de barreaux agencés selon des directions différentes permet d'empêcher un mouvement transversal des barreaux en cas de vibrations lors de l'utilisation. Les déposants ont constaté ainsi une stabilité des performances optiques nettement meilleure, permettant de tester les filtres ainsi réalisés en condition d'utilisation, ce qui n'avait pas été possible jusqu'alors avec les membranes suspendues de l'art antérieur. Avec le procédé précédemment décrit, on obtient des barreaux dont la section est sensiblement carrée ou rectangulaire. Selon une variante préférée du procédé, il est possible d'obtenir des barreaux dont la forme de la section tend vers une forme arrondie. Pour cela, l'échantillon subit une gravure isotrope de ses barreaux, par exemple en le plongeant dans une solution d'un acide dilué, qui attaque chimiquement le matériau dont sont constitués les barreaux. La gravure isotrope est plus rapide sur les arêtes des barreaux. Elle permet d'arrondir puis de réduire la section des barreaux d'une manière contrôlée. Des barreaux de très petites sections peuvent ainsi être fabriqués facilement. Dans le cas de barreaux en nitrure de silicium, cette gravure chimique peut être faite par exemple dans une solution d'acide fluorhydrique (HF) dilué, pendant plusieurs minutes. Les déposants ont montré que des barreaux à section sensiblement ronde permettaient notamment par réduction de la taille et de la rugosité des barreaux, une meilleure sélectivité dans la fonction de filtrage. 2 0 Selon une variante de réalisation, on peut superposer plusieurs couches de matériaux différents pour obtenir un empilement multicouches sur le substrat 10 pour former la couche 40. Les barreaux formant la membrane structurée comprennent alors un empilement de matériaux, ou « métamatériau » comprenant par exemple un empilement de trois couches métal/diélectrique/métal. Ce type de matériau permet notamment d'avoir 2 5 accès à une gamme d'indice plus large qu'une membrane en matériau diélectrique pur et ainsi d'avoir plus de flexibilité sur la largeur spectrale. La figure 3 illustre un premier exemple de membrane structurée pour la réalisation d'un filtre selon l'invention. Il s'agit ici d'une image prise au microscope électronique à balayage d'une membrane réalisée selon le procédé précédemment décrit. Dans cet 3 0 exemple, la membrane 30 est structurée pour former une grille à deux dimensions avec des premiers barreaux 32 parallèles à une première direction DI et des deuxièmes barreaux 34 parallèles à une deuxième direction D2. Les premiers barreaux 32 sont agencés périodiquement selon une première période TI et les deuxièmes barreaux 34 sont également agencés périodiquement, mais avec une période T2 supérieure à TI. Les deux directions DI et D2 sont sensiblement perpendiculaires et les barreaux sont organisés sous la forme d'un motif 33 sensiblement rectangulaire répété dans chacune des directions. Dans cet exemple, les périodes TI et T2 sont respectivement égales à environ 3 µm et 20 µm, la largeur des barreaux est d'environ 500 nm et les barreaux sont à section sensiblement carrée. La figure 4 représente le spectre en transmission 41 mesuré pour le filtre spectral représenté sur la figure 3, avec une onde incidente dans un plan d'incidence perpendiculaire aux barreaux 32, présentant un angle d'incidence de 5° défini par rapport à la normale au plan de la membrane et une polarisation du champ électrique incident parallèle aux premiers barreaux 32 (polarisations TE). La réponse spectrale 41 est comparée avec le spectre calculé 42 d'une structure à une dimension, présentant le même nombre de premiers barreaux 32 agencés avec la même période TI, pour une onde incidente similaire. Le filtre obtenu selon le présent mode de réalisation présente un phénomène de résonance optique très sélectif autour de 3,3 µm. Le coefficient de transmission atteint 0.03 à la longueur d'onde de coupure. Dans cet exemple, le spectre présente un second creux autour de 2,9 µm. La présence de ce deuxième creux s'explique par l'angle d'incidence non nul, les deux pics (2,9 µm et 3,3 µm) étant situés 2 0 de part et d'autre de la résonance de coupure attendue autour de 3 µm à incidence normale (longueur d'onde proche de la valeur de la période TI d'agencement des barreaux 32). La figure 5 illustre ainsi des spectres en transmission du filtre spectral représenté sur la figure 3, mesurés pour plusieurs angles d'incidence (respectivement 0°, 10°, 20°). 25 A incidence normale, on observe un creux principal, centré autour de la longueur d'onde 3,2 µm. Avec l'angle d'incidence croissant, on observe l'apparition de deux creux de part et d'autre de la longueur d'onde centrale. L'apparition d'un deuxième mode de résonance s'explique par l'angle d'incidence non nul. Il est ainsi possible en modifiant l'angle d'incidence et en filtrant d'un côté de la longueur d'onde centrale d'ajuster la 3 0 longueur d'onde de filtrage. La comparaison des spectres 41 et 42 sur la figure 4 met en évidence qu'une structure du type de la figure 3 permet d'obtenir un filtrage qui s'approche du filtrage d'une structure à une dimension de même période TI et de même direction DI. Les déposants ont montré en effet qu'en choisissant des deuxièmes barreaux 34 espacés d'une valeur minimale sensiblement égale à trois fois la longueur d'onde, on pouvait obtenir un filtre passe bande de comportement optique sensiblement identique à celui d'une membrane à une dimension mais d'une robustesse et d'une stabilité nettement supérieure. Comme avec une membrane structurée selon une dimension, la longueur d'onde de coupure dépend de la période des barreaux 32 espacés avec une période sublongueur d'onde et le filtre obtenu est polarisant, seule la polarisation TE étant réfléchie par le mécanisme résonant. A contrario, l'onde transmise à la longueur d'onde de coupure est polarisée selon la polarisation TM. Un tel filtre peut être utilisé en transmission (filtre coupe bande) ou en réflexion (filtre passe bande) par exemple dans un système d'imagerie. Selon un exemple d'application, un tel filtre peut être utilisé pour l'analyse de la polarisation d'une scène. Par exemple, le système d'analyse de la polarisation pourra comprendre un système d'imagerie infrarouge avec ledit filtre spectral optimisé pour le filtrage à une longueur d'onde de coupure donnée dans la bande spectrale infrarouge, un détecteur sensible à la longueur d'onde de coupure du filtre et un dispositif de rotation de la polarisation de l'onde incidente. Si l'onde incidente comprend une composante avec 2 0 une polarisation linéaire, ce qui est par exemple le cas d'un rayonnement infrarouge émis par un objet artificiel (de type véhicule ou bâtiment par exemple), le signal mesuré en transmission sera variable avec la position du dispositif de rotation de la polarisation (et minimal par exemple lorsque la polarisation incidente est TE). Si l'onde incidente est purement non polarisée (typiquement cas d'un rayonnement infrarouge émis par un objet 25 naturel, type végétation), le signal en transmission sera constant quelle que soit la position du dispositif de rotation de la polarisation. Selon une autre variante de l'invention, les deuxièmes barreaux 34 peuvent être agencés périodiquement selon une période T2 de l'ordre de la période TI des premiers barreaux 32. L'agencement périodique des premiers barreaux 32 selon une direction DI 3 0 avec une période TI permet d'obtenir un effet de filtrage autour d'une première longueur d'onde de coupure X1 fonction de TI pour une composante du champ électrique incident parallèle à la direction DI. L'agencement périodique des deuxièmes barreaux 34 avec une période T2 proche de TI permet d'obtenir un effet de filtrage à une deuxième longueur d'onde de coupure X2 proche de X1 pour une composante du champ électrique incident parallèle à la direction D2. Un filtre spectral avec une membrane ainsi structurée permet par exemple un filtrage sélectif en longueur d'onde, réalisé en sélectionnant la polarisation de l'onde incidente. La figure 6 illustre une image au microscope électronique à balayage d'un exemple de membrane structurée 30 fabriquée en utilisant le procédé précédemment décrit, comprenant des premiers et deuxièmes barreaux 32 et 34, de section sensiblement carrée de côté 500 nm, les barreaux étant respectivement parallèles à deux directions DI et D2 perpendiculaires et étant agencés selon une même période T de l'ordre de 3 µm. Les barreaux sont ainsi organisés dans cet exemple sous la forme d'un motif 33 sensiblement carré répété dans chacune des directions. Comme la période des premiers et deuxièmes barreaux est identique, les longueurs d'onde de coupure X pour une onde incidente polarisée avec une polarisation TE suivant la direction DI et D2 sont identiques. En incidence normale, ceci permet notamment d'éteindre la longueur d'onde X dans une radiation transmise indépendamment de la polarisation de l'onde incidente. Dans cet exemple, les premiers et deuxièmes barreaux ont la même largeur et la même épaisseur, et la largeur de la résonance se trouve donc identique pour les composantes du champ suivant les directions DI et D2. Ainsi dans cet exemple, en plus des qualités de robustesse 2 0 et de stabilité du filtre ainsi réalisé, l'onde incidente transmise par la membrane est filtrée spectralement indépendamment de la polarisation du champ incident. La figure 7 illustre les spectres de transmission 71, 72 mesurés en incidence normale du filtre tel que représenté sur la figure 6, respectivement pour une onde incidente dont le champ électrique est orienté selon la direction DI et pour une onde 2 5 incidente dont le champ électrique est orienté selon la direction D2. On vérifie sur ces courbes que les spectres de transmission sont superposés. Comme pour les exemples précédemment décrits, un tel filtre peut être utilisé en réflexion ou en transmission, par exemple dans un système d'imagerie. Selon une autre variante de l'invention, la membrane peut être structurée pour 3 0 former une grille à deux dimensions avec des premiers barreaux 32 parallèles à une première direction et des deuxièmes barreaux 34 parallèles à une deuxième direction, les premiers barreaux étant formés par la répétition selon une première période inférieure à la longueur d'onde centrale X0 d'un premier sous-motif 320 comprenant une pluralité de barreaux. Une telle structure permet d'obtenir un filtre multi-résonant pour une composante du champ électrique parallèle à la direction des premiers barreaux. La figure 8A illustre un exemple d'une telle structure. La structure 30 est obtenue dans cet exemple par la répétition selon deux directions non parallèles d'un premier sous-motif 320 comprenant deux barreaux 321 et 322 par période et d'un deuxième sous-motif 340 comprenant un barreau 34 par période. Dans l'exemple de la figure 8A, les deux barreaux 321 et 322 du premier sous-motif 320 présentent des sections identiques, par exemple circulaires, et les périodes du premier et du deuxième sous-motif sont sensiblement identiques, le motif principal selon lequel sont organisés les barreaux étant sensiblement carré. Dans le mode de réalisation illustré à la Figure 8B, le sous-motif 320 comprend deux barreaux 323 et 324 par période mais le barreau 323 a une section plus faible que la section du barreau 324. De manière générale, une variation de section des barreaux de la structure permet de modifier la largeur de la résonance autour de la longueur d'onde de coupure. Dans d'autres modes de réalisation, le premier sous-motif et/ou le deuxième sous-motif peuvent comprendre plus de deux barreaux. Les barreaux du premier sous-motif et/ou du deuxième sous-motif peuvent être espacés régulièrement dans le sous-motif ou 2 0 être irrégulièrement espacés et peuvent être de section différente. Ces ajustements permettent d'adapter la réponse spectrale de la membrane nanostructurée pour obtenir des effets optiques spécifiques. Par exemple, la structure peut être symétrique par rapport à la bissectrice des directions Dl et D2 avec le même nombre de sous-motifs par période, permettant de 25 réaliser un filtre spectral insensible à la polarisation. Les figures 9A et 9B illustrent des variantes de motifs selon lesquels les barreaux de la membrane peuvent être organisés. Dans l'exemple de la figure 9A, le motif 33 est hexagonal, répété périodiquement selon deux directions DI et D2 avec des périodes TI et T2. Dans l'exemple de la figure 9B, le motif 33 est complexe, avec une forme générale de 3 0 parallélépipède, un barreau étant en outre agencé selon une diagonale du parallélépipède, le motif étant là aussi répété périodiquement selon deux directions Dl et D2 avec des périodes Tl et T2. Dans chacun de ces exemples, en plus de la robustesse attendue de la structure du fait d'un motif à deux dimensions, on s'attend à une réponse en transmission du filtre avec une plus grande acceptance angulaire, tout en préservant une insensibilité à la polarisation. Selon une variante, le motif selon lequel les barreaux sont organisés peut être répété de façon quasi périodique, c'est-à-dire avec une période à variation lente. En effet, il apparaît que la fonction de filtrage est efficace lorsque le nombre de répétitions du motif est au moins égal au facteur de qualité du filtre, défini comme le rapport de la longueur d'onde centrale de filtrage par la largeur spectrale à mi-hauteur. Ainsi typiquement, pour un filtre adapté au filtrage à 3 µm et une largeur spectrale à mi- hauteur de 0,1 µm, on cherchera à disposer selon la direction de périodicité au moins trente barreaux (pour un motif simple constitué d'un barreau). Les déposants ont montré que si la période varie lentement, c'est-à-dire d'une valeur inférieure sensiblement à la largeur spectrale à mi-hauteur pour un nombre de barreaux sensiblement égal au facteur de qualité, on pouvait conserver la fonction de filtrage tout en faisant glisser la longueur d'onde de filtrage. Par exemple, la variation de la période peut être une fonction linéaire de la distance, selon la direction de périodicité du motif. Il est alors possible de réaliser par exemple pour une fonction de spectro-imageur, un filtre structuré selon deux directions. Selon la première direction la répétition quasi-périodique fournit une réponse filtrée dont la longueur d'onde de coupure Xo varie 2 0 continûment d'une extrémité à l'autre du filtre, couvrant toute une gamme spectrale. Par exemple un filtre de longueur 10 mm selon cette première direction permet de couvrir toute la bande II de transmission de l'atmosphère (3 à 5 microns) avec un décalage spectral de AX/5 sur Q barreaux où Q est le facteur de qualité et AX la largeur à mi-hauteur d'un filtre périodique. Selon la seconde direction, une périodicité minimale 2 5 sensiblement égale à trois fois la longueur d'onde fournit par exemple une transmission non filtrée. La Figure 10 illustre une matrice multispectrale 50 comprenant plusieurs filtres spectraux 1 juxtaposés. Les filtres 1 peuvent être adaptés pour présenter des réponses spectrales différentes. Par exemple, les filtres 1 peuvent être adaptés pour filtrer plusieurs 3 0 bandes spectrales juxtaposées. Ceci peut permettre d'analyser une image sur des bandes de longueur d'ondes successives. En comparaison avec une technique antérieure d'empilement de couches minces, les membranes structurées selon l'invention ont une épaisseur quasi indépendante de leurs propriétés optiques. La réponse spectrale des membranes structurées selon l'invention peut en effet être déterminée principalement par la période des barreaux sur la structure suspendue et par le matériau choisi pour former la structure. La structure réalisée étant par ailleurs plus robuste et plus stable optiquement du fait de l'organisation des barreaux sous la forme d'un motif à deux dimensions répété selon deux directions, la fabrication d'une matrice multispectrale 50 d'épaisseur constante avec plusieurs filtres est rendue possible. Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, le filtre spectral et la méthode de réalisation du filtre spectral selon l'invention comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS1. Filtre spectral adapté pour le filtrage d'une onde incidente à au moins une première longueur d'onde centrale X0 donnée comprenant : (i) un substrat (10) avec un orifice traversant (20), (ii) une membrane (30) comprenant un matériau diélectrique, ladite membrane étant suspendue au dessus de l'orifice (20) et étant structurée pour former un ensemble de barreaux organisés sous la forme d'un motif (33) à deux dimensions répété selon deux directions (DI, D2) , la répétition du motif selon au moins une direction étant périodique ou quasi périodique, avec une période (TI) inférieure à la longueur d'onde centrale X0. 2. Filtre spectral selon la revendication 1, dans lequel la membrane (30) est formée en matériau diélectrique, et ledit matériau diélectrique est choisi parmi le dioxyde de silicium, l'oxyde de manganèse, le carbure de silicium, le nitrure de silicium, le sulfure de zinc, le trifluorure d'yttrium, l'alumine. 3. Filtre spectral selon la revendication 1, dans lequel la membrane (30) est formée d'un empilement de plusieurs matériaux, formant un métamatériau. 2 0 4. Filtre spectral selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la largeur d'un barreau est sensiblement inférieure à X0/2n où n est l'indice du matériau dont est formée la membrane. 5. Filtre spectral selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les barreaux ont une section de forme sensiblement circulaire, carrée ou 2 5 rectangulaire. 6. Filtre spectral selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit motif est parallélépipédique, ladite membrane étant structurée pour former une grille à deux dimensions avec des premiers barreaux (32) parallèles à une première direction (DI) et des deuxièmes barreaux (34) parallèles à une deuxième 3 0 direction (D2), lesdits premiers barreaux (32) étant formés par la répétition selonune première période (TI) inférieure à la longueur d'onde centrale X0 d'un premier sous-motif (320) comprenant au moins un barreau (32). 7. Filtre spectral selon la revendication 6, dans lequel ledit premier sous-motif (320) comprend une pluralité de barreaux (321, 322, 323, 324) parallèles. 8. Filtre spectral selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel la première direction (DI) et la deuxième direction (D2) sont sensiblement perpendiculaires. 9. Filtre spectral selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel les deuxièmes barreaux (34) sont formés par la répétition selon une deuxième période (T2) d'un deuxième sous-motif (340) comprenant au moins un barreau (34) par période. 10. Filtre spectral selon la revendication 9, dans lequel la deuxième période (T2) est inférieure à la longueur d'onde centrale X0. 11. Filtre spectral selon la revendication 10, dans lequel ladite seconde période (T2) est identique à ladite première période (TI) et lesdits premier et deuxième sous- motifs (320, 340) similaires. 12. Filtre spectral selon la revendication 10, dans lequel ladite seconde période (T2) est différente de ladite première période (TI). 13. Filtre spectral selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel deux deuxièmes barreaux (34) adjacents sont espacés d'une distance supérieure sensiblement à 2 0 trois fois la longueur d'onde centrale X0. 14. Filtre spectral selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit motif comprend des barreaux agencés selon au moins trois directions différentes. 15. Matrice multispectrale (40) comprenant une pluralité de filtres spectraux selon l'une des revendications précédentes, adaptés pour filtrer des longueurs d'ondes 2 5 centrales différentes, les membranes des filtres étant suspendues au-dessus d'un même substrat. 16. Système d'imagerie infrarouge comprenant un détecteur infrarouge et un filtre selon l'une des revendications 1 à 14 ou une matrice multispectrale selon la revendication 15, ledit filtre ou ladite matrice étant utilisée en transmission ou enréflexion. 17. Système d'imagerie selon la revendication 16, comprenant des moyens de rotation dudit filtre ou de ladite matrice, permettant de faire varier l'angle d'incidence de l'onde incidente sur le ou lesdits filtre(s) afin d'obtenir un ou plusieurs filtres accordables en longueur d'onde. 18. Procédé de fabrication d'un filtre spectral adapté pour le filtrage d'une onde incidente à au moins une première longueur d'onde centrale X0 donnée comprenant : (i) le dépôt d'une couche mince en matériau diélectrique sur une face d'un substrat (10) ; (ii) la gravure de ladite couche mince en matériau diélectrique pour obtenir une membrane (30) structurée pour former un ensemble de barreaux organisés sous la forme d'un motif à deux dimensions répété selon deux directions, la répétition du motif selon au moins une direction étant périodique, avec une période inférieure à la longueur d'onde centrale X0; (iii) la gravure sur une face opposée du substrat d'un orifice (20) traversant le substrat de sorte que la membrane structurée (30) se trouve suspendue au dessus de l'orifice (20). 2 0 19. Procédé de fabrication selon la revendication 18 comprenant en outre : (iv) l'immersion du filtre ainsi obtenu dans une solution d'un acide dilué permettant une attaque contrôlée du matériau dont sont constitués les barreaux afin d'arrondir et/ou de réduire la section desdits barreaux. 17 15