Brevet FR3057363A1 — publié le 20180413

CAVITE OPTIQUE PENDULAIRE A FORT REPLIEMENT Domaine technique L'invention se rapporte au domaine technique des cavités optiques. L'invention trouve notamment son application dans les capteurs spectroscopiques. Un capteur spectroscopique comporte une cavité optique, une source lumineuse émettant un rayonnement lumineux, et un détecteur du rayonnement lumineux. La source lumineuse peut être par exemple une source thermique ou un laser à cascade quantique. On peut citer comme applications les capteurs de fluide, les capteurs de particules, les capteurs biologiques etc. Plus précisément, on peut citer un capteur infrarouge non-dispersif (classiquement dénommé NDIR pour «Non-Dispersive InfraRed» en langue anglaise) pour détecter un fluide tel qu'un gaz. La source lumineuse infrarouge est préférentiellement une source thermique. Par « infrarouge », on entend une longueur d'onde comprise entre 0,78 pm et 12 pm. Le détecteur infrarouge peut être par exemple un bolomètre ou un pyromètre. L'application préférentiellement envisagée est la détection d'un gaz, par exemple le CO' de manière fiable en environnement industriel, la détection étant classiquement une détection de seuil. Une autre application possible est l'analyse d'un gaz, impliquant des mesures quantitatives précises, sélectives, et stables de manière à obtenir une analyse de composition, voire une détection individuelle de la charge en CO, de l'air respiré. Un tel capteur NDIR peut être intégré dans un système portatif tel qu'un téléphone portable, un ordinateur, un appareil photo etc. L'invention peut également trouver son application dans des systèmes fixes pour la domotique, l'analyse de la qualité de l'air intérieur et extérieur, les détecteurs industriels etc. Le principe de fonctionnement d'un capteur NDIR consiste à mesurer, par le détecteur infrarouge, la baisse d'intensité lumineuse lorsque le gaz à détecter se trouve à l'intérieur de la cavité optique. En effet, le gaz à l'intérieur de la cavité optique absorbe la lumière infrarouge à une longueur d'onde spécifique (ou sur une bande spectrale spécifique) au gaz à détecter. Pour ce faire, lorsque la source lumineuse est une source thermique, le détecteur infrarouge est classiquement muni d'un filtre adapté pour filtrer ladite longueur d'onde (ou la bande spectrale) prédéterminée. Par exemple, dans l'hypothèse d'une distribution uniforme des molécules gazeuses, la loi de Beer-Lambert donne une formule pour la transmittance T de la lumière à travers un gaz : T = exp (-o-N1) où : - 6 est la section efficace d'absorption d'une molécule de gaz, 3057363 2 - N est le nombre de molécules de gaz par unité de volume, -1 est la longueur d'interaction entre le gaz et la lumière. A titre d'exemple, pour le CO' la longueur d'interaction 1 est préférentiellement comprise entre quelques mm et quelques dizaines de cm. 5 Un capteur NDIR compact, à bas coût et à faible consommation électrique est recherché. Comme une grande compacité est recherchée, du fait de la longueur d'interaction élevée (pouvant atteindre quelques dizaines de cm), il n'est pas possible d'utiliser une cavité optique à trajet direct entre la source lumineuse et le détecteur infrarouge, y compris en présence de lentilles. Par « cavité à trajet direct », on entend une cavité fonctionnant sans miroir(s) 10 pouvant replier le faisceau lumineux. Etat de la technique antérieure Il est connu de replier une cavité optique au sens où au moins un miroir est agencé dans la cavité optique pour guider un rayonnement lumineux émis par une source lumineuse selon 15 un trajet indirect issu de réflexion(s) successive(s) sur le ou les miroirs. Une première cavité optique connue de l'état de la technique, comporte un miroir elliptique destiné à réfléchir un rayonnement lumineux émis par une source lumineuse. La source lumineuse est agencée à un foyer du miroir elliptique, et un détecteur est agencé à l'autre foyer du miroir elliptique. Ainsi, si l'on considère le modèle de l'optique géométrique, 20 les rayons lumineux émis par la source lumineuse parcourent la cavité optique deux fois. Une deuxième cavité optique connue de l'état de la technique, notamment du document FR 3016214 (ci-après Dl), comporte : - un miroir plan destiné à réfléchir un rayonnement lumineux émis par une source lumineuse ; 25 - un miroir sphérique agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux sortant du miroir plan, et possédant un axe optique orthogonal au miroir plan. La source lumineuse peut être agencée au point d'intersection entre le miroir sphérique et l'axe optique. Le détecteur peut être agencé au point d'intersection entre le miroir plan et l'axe optique. Si l'on considère le modèle de l'optique géométrique, le miroir plan et le miroir 30 sphérique de Dl sont configurés de sorte que les rayons lumineux émis par la source lumineuse parcourent la cavité optique trois fois (§0019). De telles cavités optiques de l'état de la technique ne sont pas entièrement satisfaisantes dans la mesure où le faisceau lumineux (i.e. l'ensemble des rayons lumineux) émis par la source lumineuse parcourt un nombre de trajets limité à l'intérieur de la cavité optique, entre 3057363 3 la source lumineuse et le détecteur. Lorsque l'on souhaite une longueur d'interaction élevée, par exemple pour augmenter la sensibilité du capteur ou en raison de la nature du gaz à détecter, ce nombre de trajets limité implique d'augmenter les dimensions de la cavité optique, au détriment de la compacité recherchée. Une cavité optique compacte et à fort 5 repliement, c'est-à-dire autorisant un nombre de trajets important du faisceau lumineux à l'intérieur de la cavité entre la source lumineuse et le détecteur, est donc recherchée. En d'autres termes, une cavité optique autorisant un ratio élevé entre le chemin optique du faisceau lumineux et la surface de la cavité optique est recherchée. 10 Exposé de l'invention L'invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet une cavité optique, comportant : - un premier miroir elliptique, possédant un premier axe focal, noté A1, et destiné à réfléchir un rayonnement lumineux émis par une source lumineuse ; 15 - un deuxième miroir elliptique, possédant un deuxième axe focal, noté A, ; - un troisième miroir elliptique, possédant un troisième axe focal, noté A3, le rayonnement lumineux sortant du troisième miroir elliptique étant destiné à être reçu par un détecteur ; - un premier réflecteur, agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux sortant du premier miroir elliptique vers le deuxième miroir elliptique, et agencé pour réfléchir le 20 rayonnement lumineux sortant du deuxième miroir elliptique vers le troisième miroir elliptique ; les premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques étant agencés de sorte que A1, A, et A3 possèdent un point d'intersection, noté F, correspondant à un foyer commun aux premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques. 25 Ainsi, une telle configuration géométrique des trois miroirs elliptiques autorise un nombre élevé (relativement à l'état de la technique) de trajets du faisceau lumineux à l'intérieur de la cavité optique selon l'invention, entre la source lumineuse et le détecteur, tout en conservant une cavité optique compacte. En effet, les propriétés d'une ellipse conduisent à un 30 aplatissement des rayons lumineux se propageant par les foyers. L'aplatissement peut se quantifier par l'ellipticité c de l'ellipse dont la formule est E=1-bla, où a est le demi-grand axe de l'ellipse, et b est le demi-petit axe de l'ellipse. Plus l'ellipse est aplatie, plus l'ellipticité est proche de 1. Les rayons lumineux peuvent ainsi parcourir la plus grande distance possible à l'intérieur de la cavité optique. Pour ce faire, la source lumineuse est destinée à être 3057363 4 positionnée au foyer du premier miroir elliptique distinct de F et le détecteur est destiné à être positionné au foyer du troisième miroir elliptique distinct de F. La cavité optique selon l'invention est une cavité pendulaire au sens où les rayons lumineux réfléchis successivement par le deuxième miroir elliptique se déplacent entre une extrémité et l'extrémité opposée du 5 deuxième miroir elliptique, tout en s'aplatissant. Définitions Par « sortant », on entend que le rayonnement lumineux peut : - sortir directement du miroir après réflexion(s) avec celui-ci, ou - sortir du miroir après réflexion(s) avec celui-ci, puis interagir avec une entité présente sur 10 le chemin optique, en sortie du miroir. Par « axe focal », on entend l'axe passant par les foyers du miroir elliptique. Le grand axe de l'ellipse (l'ellipse étant définie par le miroir elliptique) s'étend suivant l'axe focal. Plus précisément, les foyers du miroir elliptique s'étendent dans un plan, défini par deux directions : 15 - une première direction correspondant à l'axe focal, et - une seconde direction suivant l'épaisseur du miroir elliptique, ou encore suivant l'épaisseur de la cavité optique. La cavité selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. 20 Selon une caractéristique de l'invention, A, et A3 sont confondus. Ainsi, un avantage procuré est la possibilité pour le troisième miroir elliptique de réfléchir les rayons lumineux rasants sortant du deuxième miroir elliptique vers le détecteur. 25 Selon une caractéristique de l'invention, la demi-droite FA,, destinée à être orientée vers le détecteur, et la demi-droite FA1, destinée à être orientée vers la source lumineuse, forment un angle, noté a, compris entre 45° et 120°. Ainsi, un double avantage est procuré : - les rayons lumineux réfléchis par le deuxième miroir elliptique ne peuvent retourner vers 30 le premier miroir elliptique et la source lumineuse, et - les rayons lumineux rasants peuvent sortir du deuxième miroir elliptique après un nombre élevé de réflexions successives de manière à obtenir un fort repliement de la cavité optique. 3057363 5 Selon une caractéristique de l'invention, l'angle ct est compris entre 45° et 90°, de préférence égal à 90°. Ainsi, un avantage procuré par la plage [45°-90°] relativement à la plage [45°-120°] est d'obtenir une cavité optique plus compacte. En outre, un avantage procuré par l'angle ct égal à 5 90° est de maximiser la distance parcourue par les rayons lumineux à l'intérieur de la cavité optique. Selon une caractéristique de l'invention, la cavité selon l'invention comporte un deuxième réflecteur agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux sortant du deuxième miroir 10 elliptique vers le premier réflecteur ; le premier réflecteur étant agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux sortant du deuxième réflecteur vers le troisième miroir elliptique. Ainsi, un avantage procuré par le deuxième réflecteur est de se substituer à une partie du deuxième miroir elliptique. Ainsi, il est possible de supprimer ladite partie du deuxième miroir elliptique afin d'augmenter la compacité de la cavité optique sans modifier la sensibilité du 15 capteur. Selon une caractéristique de l'invention, le deuxième réflecteur est un miroir plan. Ainsi, un avantage procuré est la simplicité de réalisation d'un tel réflecteur. 20 Selon une caractéristique de l'invention, le deuxième réflecteur s'étend dans le prolongement du premier miroir elliptique suivant une direction longitudinale parallèle à A1, et présente une dimension, notée d2, selon la direction longitudinale et à partir du deuxième axe focal vérifiant : b2 c12 2a où : 25 - a est le demi-grand axe du deuxième miroir elliptique, - b est le demi-petit axe du deuxième miroir elliptique. Ainsi, un avantage procuré par une telle dimension d, est d'assurer la réception d'un maximum de rayons lumineux sortant du deuxième miroir elliptique, afin de les renvoyer vers le premier réflecteur. Lorsque le deuxième réflecteur s'étend dans le prolongement du premier ba 2 = 30 miroir elliptique, la valeur d2 permet au premier miroir elliptique de collecter un -2 maximum de rayons lumineux issus de la source lumineuse, lorsque la source lumineuse n'est pas directive. 3057363 6 Selon une caractéristique de l'invention, le premier réflecteur est un miroir plan. Ainsi, un avantage procuré est la simplicité de réalisation d'un tel réflecteur. 5 Selon une caractéristique de l'invention, le premier réflecteur s'étend suivant A' et présente une dimension, notée d1, selon A, vérifiant : di > 2c où c est la distance entre le centre du deuxième miroir elliptique et le foyer commun F. Ainsi, un avantage procuré par une telle dimension d1 est d'assurer la réception d'un maximum de rayons lumineux sortant du premier miroir elliptique, du deuxième miroir 10 elliptique, et le cas échéant du deuxième réflecteur. Selon une caractéristique de l'invention, le deuxième miroir elliptique possède une ellipticité c vérifiant 0 -ba , avec comme 2 inconvénient une perte du nombre de rayons lumineux reçus par le premier miroir elliptique M1 lorsque la source lumineuse S n'est pas directive (e.g. isotrope) telle qu'une source 3057363 10 thermique. Cet inconvénient peut être surmonté en utilisant une source lumineuse S directive telle qu'un laser à cascade quantique. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la seconde partie du deuxième miroir elliptique M, est supprimée. 5 A titre d'exemple non limitatif, les dimensions (a, b) des ellipses des premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques M' M2, M3 sont rassemblées dans le tableau ci-après : Dimension a (pm) b (pm) Miroir Premier miroir elliptique M1 79,6 48 Deuxième miroir elliptique M, 100 90 Troisième miroir elliptique M3 45 15 où « a» est le demi-grand axe, « b » est le demi-petit axe. La dimension « c » des ellipses, qui est la distance entre le centre et un foyer de l'ellipse correspondante, peut être calculée par la formule suivante : c = Va2 - b2. 10 Les dimensions (a, b, c) des ellipses des premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques M' M2, M3 sont choisies notamment en fonction de la longueur d'interaction 1 désirée entre le fluide et le rayonnement lumineux 2 lorsque l'application envisagée est un capteur de fluide. Chaque miroir elliptique M' M2, M3 possède avantageusement un coefficient de réflexion du rayonnement lumineux 2 supérieur ou égal à 75% pour tout angle d'incidence. Ledit 15 coefficient de réflexion est avantageusement supérieur ou égal à 80%, préférentiellement supérieur ou égal à 85%, plus préférentiellement supérieur ou égal à 90%, pour tout angle d'incidence. Avantageusement, le coefficient de réflexion du rayonnement lumineux 2 est supérieur ou égal à 95%, de préférence supérieur ou égal à 98% pour tout angle d'incidence inférieur à 45°. Par « coefficient de réflexion », on entend le coefficient de réflexion en 20 intensité, pour un angle d'incidence compris entre 0° (incidence normale) et 90° (incidence rasante), pour une longueur d'onde donnée, et tenant compte des polarisations « s » et « p » moyennées arithmétiquement lorsque la source lumineuse S est une source thermique. L'angle d'incidence est l'angle entre la direction de propagation du rayonnement lumineux 2 et la normale à la surface réfléchissante du miroir elliptique correspondant. 25 Le deuxième miroir elliptique M, possède avantageusement une ellipticité £ vérifiant 0 2c où c est la distance entre le centre du deuxième miroir elliptique et le foyer commun F. 5 Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le premier réflecteur R1 est agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux 2 sortant directement du deuxième miroir elliptique 1\4, vers le troisième miroir elliptique M3. Plus précisément, le premier réflecteur R1 est agencé pour renvoyer le rayonnement lumineux 2 sortant directement du deuxième miroir elliptique 1\4, vers le deuxième miroir 10 elliptique 1\4, jusqu'à ce que le rayonnement lumineux 2 atteigne le troisième miroir elliptique M3. Les réflexions successives du rayonnement lumineux 2 au sein du deuxième miroir elliptique 1\4, par l'intermédiaire du premier réflecteur R1 peuvent être qualifiées de réflexions pendulaires. En d'autres termes, les rayons lumineux réfléchis successivement par le deuxième miroir elliptique 1\4, et par le premier réflecteur R1 se déplacent entre une extrémité et 15 l'extrémité opposée du deuxième miroir elliptique 1\42, tout en s'aplatissant. Deuxième réflecteur Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la cavité optique 1 comporte avantageusement un deuxième réflecteur R, agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux 2 sortant du deuxième miroir elliptique 1\4, vers le premier réflecteur R1. Le premier réflecteur 20 R1 est alors agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux 2 sortant du deuxième réflecteur R, vers le troisième miroir elliptique M3. Le premier réflecteur R1 est agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux 2 sortant indirectement (i.e. après réflexion avec le deuxième réflecteur R2) du deuxième miroir elliptique 1\4, vers le troisième miroir elliptique M3. Plus précisément, le premier réflecteur R1 est agencé pour renvoyer le rayonnement lumineux 2 25 sortant indirectement du deuxième miroir elliptique 1\4, vers le deuxième miroir elliptique 1\4, jusqu'à ce que le rayonnement lumineux 2 atteigne le troisième miroir elliptique M3. Les réflexions successives du rayonnement lumineux 2 au sein du deuxième miroir elliptique 1\4, par l'intermédiaire du premier réflecteur R1 et du deuxième réflecteur R, peuvent être qualifiées de réflexions pendulaires. En d'autres termes, les rayons lumineux réfléchis 30 successivement par le deuxième miroir elliptique 1\4, et par les premiers et deuxième réflecteurs R1, R, se déplacent entre une extrémité et l'extrémité opposée du deuxième miroir elliptique 1\42, tout en s'aplatissant. 3057363 12 Comme dit précédemment, dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la seconde partie du deuxième miroir elliptique 1\4, est supprimée et est remplacée par le deuxième réflecteur R2. Le deuxième réflecteur R, est avantageusement un miroir plan. Le deuxième réflecteur R, 5 s'étend préférentiellement dans le prolongement du premier miroir elliptique M1 suivant une direction longitudinale parallèle à A1, et présente une dimension, notée d2, selon la direction longitudinale et à partir du deuxième axe focal A, vérifiant : b2 d2 2a où : - a est le demi-grand axe du deuxième miroir elliptique 1\42, 10 - b est le demi-petit axe du deuxième miroir elliptique M2. La dimension d, correspond à la distance d, entre Ii et le deuxième axe focal A, dans le premier mode de réalisation illustré à la figure 1. Le deuxième réflecteur R, est avantageusement agencé de sorte que d, vérifie la relation b2 d2 = -2a' où a est le demi-grand axe du deuxième miroir elliptique 1\4, et b est le demi-petit 15 axe du deuxième miroir elliptique M2. Ainsi, le premier miroir elliptique M1 peut collecter un maximum de rayons lumineux issus de la source lumineuse S (lorsque la source lumineuse n'est pas directive), et ce sans réfléchir le rayonnement lumineux 2 sortant du deuxième miroir elliptique M2. b2 ' Le deuxième réflecteur R, peut être agencé de sorte que d2 > 2a avec comme 20 inconvénient une perte du nombre de rayons lumineux reçus par le premier miroir elliptique M1 lorsque la source lumineuse S n'est pas directive (e.g. isotrope) telle qu'une source thermique. Cet inconvénient peut être surmonté en utilisant une source lumineuse S directive telle qu'un laser à cascade quantique. Guide d'onde 25 La cavité optique 1 comporte avantageusement deux extrémités réfléchissantes opposées (non visibles sur les figures), adaptées pour réfléchir le rayonnement lumineux 2, et agencées de part et d'autre des premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques M1, 1\42, M3 ainsi que du premier réflecteur R1 de manière à former un guide d'onde. Lorsque la cavité optique 1 comporte un deuxième réflecteur R2, les deux extrémités réfléchissantes sont agencées de part 30 et d'autre des premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques M1, 1\42, M3 du premier réflecteur R1 ainsi que du deuxième réflecteur R, de manière à former un guide d'onde. Les deux extrémités réfléchissantes guident le rayonnement lumineux 2 suivant la direction Z de 3057363 13 l'épaisseur de la cavité optique 1. Les premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques M1, M2, M3, le premier réflecteur R1, et le cas échéant le deuxième réflecteur R2, relient les deux extrémités réfléchissantes. Chaque extrémité réfléchissante comporte une surface réfléchissante possédant un 5 coefficient de réflexion du rayonnement lumineux 2 supérieur ou égal à 80%, de préférence supérieur ou égal à 85%, plus préférentiellement supérieur ou égal à 90%, pour tout angle d'incidence. Avantageusement, le coefficient de réflexion du rayonnement lumineux 2 est supérieur ou égal à 95%, de préférence supérieur ou égal à 98% pour tout angle d'incidence inférieur à 45°. Par « coefficient de réflexion », on entend le coefficient de réflexion en 10 intensité, pour un angle d'incidence compris entre 0° (incidence normale) et 90° (incidence rasante), pour une longueur d'onde donnée, et tenant compte des polarisations « s » et « p » moyennées arithmétiquement lorsque la source lumineuse S est une source thermique. L'angle d'incidence est l'angle entre la direction de propagation du rayonnement lumineux 2 et la normale à la surface réfléchissante de l'extrémité réfléchissante correspondante. La surface 15 réfléchissante de chaque extrémité réfléchissante est préférentiellement plane. Les surfaces réfléchissantes, planes, des extrémités réfléchissantes sont avantageusement parallèles. La surface réfléchissante de chaque extrémité réfléchissante est préférentiellement réalisée dans un matériau métallique. Le matériau métallique est préférentiellement sélectionné dans le groupe comportant l'or, l'argent, l'aluminium et le cuivre. La surface réfléchissante de chaque 20 extrémité réfléchissante est avantageusement revêtue d'une couche de protection contre une corrosion du matériau métallique. La couche de protection est avantageusement réalisée dans un matériau sélectionné dans le groupe comportant SiO2, SiN, Si3N4, un carbone amorphe DLC (pour l'acronyme Diamond/Me carbon en langue anglaise), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), Pt, TiN. 25 Les deux extrémités réfléchissantes sont préférentiellement réalisées chacune sous la forme d'une plaque. Les plaques sont avantageusement munies d'ouvertures conformées pour recevoir la source lumineuse S et le détecteur D lorsque les plaques sont mises en contact et fixées entre elles. Les deux extrémités réfléchissantes forment avantageusement des miroirs plans. 30 Fabrication de la cavité optique Un premier procédé de fabrication d'une cavité optique 1 selon l'invention, comporte les étapes : a) prévoir des premier et second substrats d'un matériau, le matériau étant de préférence semi-conducteur, plus préférentiellement le silicium ; 3057363 14 b) évider chacun des premier et second substrats de manière à former un fond et à conserver une partie superficielle ; c) assembler les premier et second substrats de sorte que : - les parties superficielles conservées lors de l'étape b) forment les premier, deuxième et 5 troisième miroirs elliptiques M1, M2, M3, le premier réflecteur R' et le cas échéant le deuxième réflecteur R2, - les fonds forment les extrémités réfléchissantes opposées de la cavité optique 1. L'étape b) est avantageusement exécutée par une gravure ionique réactive profonde. L'étape b) comporte préférentiellement une étape préalable consistant à déposer une résine 10 photosensible à la surface des premier et second substrats. Puis les évidements peuvent être obtenus par des étapes de photolithographie et de gravure. L'étape b) est avantageusement exécutée de sorte que les évidements obtenus permettent de former des fonds plans. Le fait d'évider deux substrats, au lieu d'un seul, lors de l'étape b) permet d'augmenter l'épaisseur de la cavité optique 1 formée lors de l'étape c) afin de réduire les pertes optiques par réflexion. 15 La surface réfléchissante des extrémités réfléchissantes est avantageusement formée par un dépôt d'un matériau métallique sur les fonds des premier et second substrats, le dépôt étant de préférence exécuté par pulvérisation cathodique. Le dépôt du matériau métallique peut également être exécuté par évaporation sous vide ou par électrolyse. Le dépôt du matériau métallique est exécuté avant l'étape c). 20 Les surfaces réfléchissantes des miroirs elliptiques M1, M2, M3 et des réflecteurs R' R, sont avantageusement formées par un dépôt d'un matériau métallique sur un bord latéral d'une partie superficielle, le dépôt étant de préférence exécuté par pulvérisation cathodique. Le dépôt du matériau métallique peut également être exécuté par évaporation sous vide ou par électrolyse. Le dépôt du matériau métallique est exécuté avant l'étape c). 25 Ainsi, les évidements des premier et second substrats obtenus lors de l'étape b) permettent d'obtenir deux demi-cavités. La cavité optique 1 est formée lors de l'étape c) en assemblant les premier et second substrats afin de réunir les deux demi-cavités. Le fait de former un évidement, par exemple par une gravure ionique réactive, dans un substrat d'un matériau semi-conducteur est une solution peu coûteuse et viable car l'inclinaison obtenue 30 des parties superficielles relativement à la normale aux premier et second substrats est typiquement de l'ordre de 1° à 2°. Un deuxième procédé de fabrication d'une cavité optique 1 selon l'invention, comporte les étapes : 3057363 15 a) prévoir des premier et second moules comportant respectivement une empreinte de première et seconde pièces comportant chacune une embase surmontée d'une partie superficielle ; b) injecter un matériau plastique dans les premier et second moules de manière à obtenir 5 les première et seconde pièces ; c) assembler les première et seconde pièces de sorte que : - les parties superficielles forment les premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques M1, M2, M3, le premier réflecteur R' et le cas échéant le deuxième réflecteur R2, - les embases forment les extrémités réfléchissantes opposées de la cavité optique 1. 10 L'étape a) est de préférence exécutée de sorte que les premier et second moules comportent chacun une partie fixe et une partie mobile. L'étape b) est de préférence exécutée avec une presse à injecter. La surface réfléchissante des extrémités réfléchissantes est avantageusement formée par un dépôt d'un matériau métallique sur les embases des premier et second substrats, le dépôt 15 étant de préférence exécuté par pulvérisation cathodique. Le dépôt du matériau métallique peut également être exécuté par évaporation sous vide ou par électrolyse. Le dépôt du matériau métallique est exécuté avant l'étape c). Les surfaces réfléchissantes des miroirs elliptiques M1, M2, M3 et des réflecteurs R' R, sont avantageusement formées par un dépôt d'un matériau métallique sur un bord latéral 20 d'une partie superficielle, le dépôt étant de préférence exécuté par pulvérisation cathodique. Le dépôt du matériau métallique peut également être exécuté par évaporation sous vide ou par électrolyse. Le dépôt du matériau métallique est exécuté avant l'étape c). Ainsi, la cavité optique 1 est formée lors de l'étape c) en assemblant les première et seconde pièces afin de réunir deux demi-cavités délimitées chacune par l'embase et la partie 25 superficielle correspondante. L'injection plastique est une solution peu coûteuse et viable dans la mesure où les défauts de forme ne sont pas préjudiciables pour imager correctement la source lumineuse S sur le détecteur D. Capteur Un objet de l'invention est un capteur 10 spectroscopique, comportant : 30 - une cavité optique 1 conforme à l'invention ; le premier miroir elliptique M1 présentant un foyer, noté F1, distinct du foyer commun F ; le troisième miroir elliptique M3 présentant un foyer, noté F3, distinct du foyer commun F ; - une source lumineuse S, adaptée pour émettre un rayonnement lumineux 2, et agencée au foyer F1 ; 3057363 16 - un détecteur D, agencé au foyer F3 pour recevoir le rayonnement lumineux 2 sortant du troisième miroir elliptique M3. Le capteur 10 spectroscopique peut être un capteur infrarouge (e.g. non-dispersif) pour détecter un fluide tel qu'un gaz. A titre d'exemples non limitatifs, le gaz peut être sélectionné 5 dans le groupe comportant le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, au moins un hydrocarbure, un hydrochlorofluorocarbure, un chlorofluorocarbure, le monoxyde d'azote, le dioxyde d'azote, le dioxyde de soufre, l'ozone. Le gaz peut également être sélectionné parmi les gaz suivants, absorbant dans une bande spectrale d'absorption comprise entre 0,78 hm et 12 hm : 10 - HF, HC1, S03 HBr, H2S, COS, C2116, C3H8, C4H4o, - COC12, BF3, CH4, HNO3, un composé organique volatil (e.g. C6H6, CH3COCH3), 132116, CO, CS2, HCN, WF6, N20, NH3, - AsH3, un hydrocarbure aromatique polycyclique, le benzène, le toluène, les trois isomères du xylène, C2H40, BC13. 15 Le capteur 10 spectroscopique peut être également un capteur de particules, ou un capteur biologique. Dans le cas d'un capteur de particules, la source lumineuse S émet préférentiellement dans le visible. La source lumineuse S peut être de type LED. Le principe de fonctionnement est le suivant. Les particules génèrent des ondes diffusées dans la cavité optique 1 à des angles 20 aléatoires, qui ne seront pas refocalisées jusqu'au détecteur D en raison d'absorptions successives notamment par les miroirs elliptiques M1, M2, M3. Cette perte de transmission mesurée par le détecteur D est révélatrice du type (indice, taille) et de la concentration des particules dans la mesure où les particules ne sont généralement pas intrinsèquement absorbantes. 25 Source lumineuse A titre d'exemples non limitatifs, la source lumineuse S peut être une source thermique ou un laser à cascade quantique. La source lumineuse S peut être une source infrarouge. La source lumineuse S comporte avantageusement un élément, par exemple de type filament, dans lequel on fait circuler un courant électrique de sorte que l'élément s'échauffe et émet un 30 rayonnement infrarouge. L'élément présente une dimension, notée e, suivant l'épaisseur de la cavité optique 1 vérifiant préférentiellement : 100 pm REVENDICATIONS1. Cavité optique (1), comportant : - un premier miroir elliptique (M1), possédant un premier axe focal, noté A1, et destiné à 5 réfléchir un rayonnement lumineux (2) émis par une source lumineuse (S) ; - un deuxième miroir elliptique (M2), possédant un deuxième axe focal, noté A, ; - un troisième miroir elliptique (M3), possédant un troisième axe focal, noté A3, le rayonnement lumineux (2) sortant du troisième miroir elliptique (M3) étant destiné à être reçu par un détecteur (D) ; 10 - un premier réflecteur (R1), agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux (2) sortant du premier miroir elliptique (M1) vers le deuxième miroir elliptique (1\42), et agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux (2) sortant du deuxième miroir elliptique (M2) vers le troisième miroir elliptique (M3) ; les premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques (M1, M2, M3) étant agencés de sorte 15 que A1, A, et A3 possèdent un point d'intersection, noté F, correspondant à un foyer commun aux premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques (M1, M2, M3). 2. Cavité optique (1) selon la revendication 1, dans laquelle A, et A3 sont confondus. 20 3. Cavité optique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la demi-droite FA3, destinée à être orientée vers le détecteur (D), et la demi-droite FA1, destinée à être orientée vers la source lumineuse (S), forment un angle, noté ct, compris entre 45° et 120°. 4. Cavité optique (1) selon la revendication 3, dans laquelle l'angle ct est compris entre 45° 25 et 90°, de préférence égal à 90°. 5. Cavité optique (1) selon l'une des revendications 1 à 4, comportant un deuxième réflecteur (R2) agencé pour réfléchir le rayonnement lumineux (2) sortant du deuxième miroir elliptique (M2) vers le premier réflecteur (R1) ; le premier réflecteur (R1) étant agencé pour 30 réfléchir le rayonnement lumineux (2) sortant du deuxième réflecteur (R2) vers le troisième miroir elliptique (M3). 6. Cavité optique (1) selon la revendication 5, dans laquelle le deuxième réflecteur (R2) est un miroir plan. 35 3057363 19 7. Cavité optique (1) selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle le deuxième réflecteur (R,) s'étend dans le prolongement du premier miroir elliptique (M1), suivant une direction longitudinale parallèle à A1, et présente une dimension, notée d2, selon la direction longitudinale et à partir du deuxième axe focal (A2) vérifiant : b2 d2 Ta où : - a est le demi-grand axe du deuxième miroir elliptique (M2), - b est le demi-petit axe du deuxième miroir elliptique (M2). 8. Cavité optique (1) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle le premier 10 réflecteur (R1) est un miroir plan. 9. Cavité optique (1) selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle le premier réflecteur (R1) s'étend suivant A' et présente une dimension, notée d1, selon A, vérifiant : di > 2c où c est la distance entre le centre du deuxième miroir elliptique (M2) et le foyer commun 15 F. 10. Cavité optique (1) selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle le deuxième miroir elliptique (M2) possède une ellipticité £ vérifiant 0 11. Cavité optique (1) selon l'une des revendications 1 à 10, comportant deux extrémités réfléchissantes opposées, adaptées pour réfléchir le rayonnement lumineux (2), et agencées de part et d'autre des premier, deuxième et troisième miroirs elliptiques (M1, M2, M3) ainsi que du premier réflecteur (R1) de manière à former un guide d'onde. 25 12. Capteur (10) spectroscopique, comportant : - une cavité optique (1) selon l'une des revendications 1 à 11 ; le premier miroir elliptique (M1) présentant un foyer, noté F1, distinct du foyer commun F ; le troisième miroir elliptique (M3) présentant un foyer, noté F3, distinct du foyer commun F ; - une source lumineuse (S), adaptée pour émettre un rayonnement lumineux (2), et 30 agencée au foyer F1; - un détecteur (D), agencé au foyer F3 pour recevoir le rayonnement lumineux (2) sortant du troisième miroir elliptique (M3).