Contribution à l'étude du multiplexage en cohérence de capteurs polarimétriques à fibre optique PDF Download
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Book Description
Dans cette thèse, on étudie une méthode de multiplexage en cohérence appliquée aux capteurs polarimétriques à fibre optique. On présente la réalisation d'un capteur de température monofibre, multipoint. Le principe du capteur polarimétrique repose sur la mesure du déphasage entre les deux modes propres de polarisation d'une fibre biréfringente. Des capteurs de ce type, répartis sur une même fibre et séparés par des points de couplage de polarisation sont adressés au moyen d'une source optique de faible longueur de cohérence. L'indépendance des capteurs, au sens de la mesure interférométrique est assurée lorsque la différence de marche induite par chaque polarimètre est supérieure à la longueur de cohérence de la source. Pour chaque train d'onde émis, les informations de déphasage sont contenues dans une série de trains d'onde secondaires décorrélés. Ces informations sont relues par compensation des retards dus à chacun des capteurs. L'utilisation de fibres optiques dont la biréfringence est obtenue par contraintes internes permet de réaliser des capteurs polarimétriques directement sensibles à la température. Pour un capteur de température comportant trois éléments sensibles, les résultats expérimentaux montrent la validité du principe. Lorsque le signal optique, issu de la fibre est analysé au moyen d'un interféromètre de Michelson puis numérisé et traité à l’aide d'un système informatique, la mesure de la température est obtenue indépendamment pour chaque capteur avec une précision de l'ordre du degré dans la gamme 0-50 degrés Celsius. On montre que cette précision peut être considérablement améliorée par une méthode de traitement du signal optique plus spécifique à l'architecture du système proposé.
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Dans cette thèse, on étudie une méthode de multiplexage en cohérence appliquée aux capteurs polarimétriques à fibre optique. On présente la réalisation d'un capteur de température monofibre, multipoint. Le principe du capteur polarimétrique repose sur la mesure du déphasage entre les deux modes propres de polarisation d'une fibre biréfringente. Des capteurs de ce type, répartis sur une même fibre et séparés par des points de couplage de polarisation sont adressés au moyen d'une source optique de faible longueur de cohérence. L'indépendance des capteurs, au sens de la mesure interférométrique est assurée lorsque la différence de marche induite par chaque polarimètre est supérieure à la longueur de cohérence de la source. Pour chaque train d'onde émis, les informations de déphasage sont contenues dans une série de trains d'onde secondaires décorrélés. Ces informations sont relues par compensation des retards dus à chacun des capteurs. L'utilisation de fibres optiques dont la biréfringence est obtenue par contraintes internes permet de réaliser des capteurs polarimétriques directement sensibles à la température. Pour un capteur de température comportant trois éléments sensibles, les résultats expérimentaux montrent la validité du principe. Lorsque le signal optique, issu de la fibre est analysé au moyen d'un interféromètre de Michelson puis numérisé et traité à l’aide d'un système informatique, la mesure de la température est obtenue indépendamment pour chaque capteur avec une précision de l'ordre du degré dans la gamme 0-50 degrés Celsius. On montre que cette précision peut être considérablement améliorée par une méthode de traitement du signal optique plus spécifique à l'architecture du système proposé.
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CETTE THESE PORTE SUR UN SYSTEME DE CAPTEURS DISTRIBUES EN RESEAU SUR UNE FIBRE OPTIQUE INTERROGEABLE A DISTANCE PAR LA TECHNIQUE DE LA MODULATION DE COHERENCE. NOUS METTONS EN UVRE TROIS DIFFERENTS TYPES DE CAPTEURS ADAPTES A CETTE TECHNIQUE DE CODAGE. IL S'AGIT D'UN CAPTEUR DE TENSION ELECTRIQUE, INTEGRE SUR NIOBATE DE LITHIUM, D'UN CAPTEUR DE GAZ, INTEGRE SUR VERRE ET D'UN CAPTEUR D'ACCELERATION, MICRO-USINE DANS DU SILICIUM. UNE METHODE DE TRAITEMENT DE SIGNAL EST EGALEMENT MISE EN UVRE PERMETTANT DE LIRE LES SIGNAUX DES CAPTEURS DE FACON LINEAIRE ET NON-AMBIGUE. CHACUN DES DISPOSITIFS OPTIQUES INTRODUIT UN RETARD STATIQUE SUPERIEUR A LA LONGUEUR DE COHERENCE DU RAYONNEMENT OPTIQUE ET LE SIGNAL PRODUIT PAR LE CAPTEUR APPARAIT COMME UNE VARIATION DE CE RETARD. UN INTERFEROMETRE DE DECODAGE A RETARD ADAPTE TRANSFORME CETTE VARIATION EN UNE VARIATION D'INTENSITE OPTIQUE A LA SORTIE DU SYSTEME. L'INTERFEROMETRE DE LECTURE INTEGRE DANS LA CENTRALE DE DEMODULATION ETANT ELOIGNE DU SITE DE MESURE, UN TRAITEMENT OPTO-ELECTRONIQUE DU SIGNAL EST POSSIBLE, SANS RACCORDEMENT ELECTRIQUE AVEC LE SITE DE MESURE. EN UTILISANT DEUX INTERFEROMETRES CAPTEURS AVEC DES RETARDS OPTIQUES TRES DIFFERENTS, ON PEUT MULTIPLEXER LES SIGNAUX DE DEUX CAPTEURS SUR UNE MEME FIBRE, ET LES DEMULTIPLEXER A L'AIDE DE DEUX INTERFEROMETRES ADAPTES. CETTE THESE ABORDE LES ASPECTS DE REALISATION TECHNOLOGIQUE DES DISPOSITIFS ET DISCUTE LES ASPECTS THEORIQUES NECESSAIRES POUR LA CONCEPTION DES COMPOSANTS ET LA MISE EN UVRE DU SYSTEME D'INTERROGATION. DANS LE PREMIER CHAPITRE, NOUS DISCUTONS L'ETAT DE L'ART DES CAPTEURS INTERFEROMETRIQUES A FIBRE OPTIQUE. DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, ON TRAITE LES ASPECTS THEORIQUES DES MODULATEURS DE COHERENCE SUR NIOBATE DE LITHIUM REALISES DANS CE TRAVAIL. LA FABRICATION DE CES COMPOSANTS ET CELLE DES AUTRES MICRO-CAPTEURS UTILISES DANS CETTE THESE SONT DECRITS DANS LE CHAPITRE 3. LES ASPECTS DE CONNECTORISATION AVEC LES FIBRES OPTIQUES SONT ABORDES DANS LE CHAPITRE 4. ENFIN, LES DIFFERENTES ARCHITECTURES D'INTERROGATION DES CAPTEURS FONT L'OBJET DU DERNIER CHAPITRE.
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ETUDE DE CAPTEURS INTERFEROMETRIQUES BIREFRINGENTS A FIBRES MONOMODES. LE PRINCIPE DE BASE DU CAPTEUR EST LA BIREFRINGENCE INDUITE DANS UNE FIBRE PAR COURBURE SOUS TRACTION
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DANS CE MEMOIRE, NOUS PRESENTONS L'ETUDE D'UN CAPTEUR DE CONTRAINTE INTRINSEQUE A FIBRE OPTIQUE. LE CAPTEUR EST CONSTITUE D'UNE FIBRE OPTIQUE MONOMODE SOUDEE A UNE FIBRE OPTIQUE MULTIMODE. LA MESURE EST BASEE SUR LE CHANGEMENT DE LA PHASE DU SIGNAL D'INTERFERENCES ENTRE LES MODES SE PROPAGEANT DANS LA FIBRE MULTIMODE SOUMISE A LA CONTRAINTE. LE MULTIPLEXAGE DE COHERENCE EST UTILISE COMME METHODE DE CODAGE/DECODAGE DU SIGNAL. UNE ANALYSE THEORIQUE DES PROPRIETES D'UN CAPTEUR NON PERTURBE A ETE DEVELOPPEE, AINSI QU'UNE ANALYSE THEORIQUE DE LA REPONSE DU CAPTEUR AUX VARIATIONS DE LA CONTRAINTE ET DE LA TEMPERATURE. UNE SIMULATION NUMERIQUE A PERMIS DE DETERMINER LES PARAMETRES OPTIMAUX DU CAPTEUR A UTILISER DANS L'EXPERIENCE. GRACE A LA SIMULATION, LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT PU ETRE COMPARES A LA THEORIE. NOUS PRESENTONS LES DONNEES EXPERIMENTALES CONCERNANT LE CAPTEUR NON PERTURBE, LES DONNEES CONCERNANT LE CAPTEUR SOUMIS A UNE CONTRAINTE, ET LES DONNEES RELATIVES AU CAPTEUR EXPOSE AUX VARIATIONS DE LA TEMPERATURE ENVIRONNANTE. UN TRES BON ACCORD ENTRE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET LES RESULTATS DE LA SIMULATION NUMERIQUE A ETE OBSERVE. LES RESULTATS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX MONTRENT QUE LA SENSIBILITE THERMIQUE DU CAPTEUR EST TRES FAIBLE PAR RAPPORT A SA SENSIBILITE AUX CONTRAINTES. NOUS AVONS OBTENU UN RAPPORT SENSIBILITE THERMIQUE/SENSIBILITE AUX CONTRAINTES INFERIEUR D'UN ORDRE DE GRANDEUR A CELUI DES CAPTEURS UTILISANT DES FIBRES BIREFRINGENTES. DE SURCROIT, LE CAPTEUR PROPOSE DANS CE MEMOIRE PEUT ETRE REALISE D'UNE MANIERE SIMPLE ET PEU COUTEUSE
Author: André Hamel (docteur en sciences pour l'ingénieur).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 161
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Le thème central de cette thèse est la modulation de cohérence et plus particulièrement son application aux transmission sur fibre optique. Le principe de cette technique repose sur le codage du signal par modulation d'un retard introduit entre les champs émis par une source optique fonctionnant en continu. Cette modulation est obtenue par des moyens électro-optiques. Après une présentation des principales caractéristiques de la modulation de cohérence, une liaison entièrement fibrée monomode est expérimentée à 1.3 μm en transmission analogique et en transmission numérique à 140 Mbits/s. Un récepteur optique adapté est étudié et les seuils de détection sont précisés pour des débits supérieurs. Ensuite, le mémoire aborde les architecture série et parallèle des modulateurs : on en déduit le niveau du signal reçu ainsi que les incidences sur la hiérarchie des retards. [...] Une application particulière de la modulation de cohérence est abordée de dans le cas des liaisons interactives. En associant cette technique à une modulation externe d'intensité, on peut assurer la transmission simultanée de signaux de même bande passante avec une seule source optique sur une seule fibre : cette application est particulièrement intéressante pour les télécommunications car elle évite l'installation d'une source optique chez l'usager.
Author: Eric Perraud Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 166
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Cette thèse s'intéresse aux capteurs à fibre optique dans le cadre d'une application aéronautique. Dans un premier temps, il s'agit d'étudier les principes de capteurs. Les capteurs à modulation d'intensité semblent les plus aptes à court terme à satisfaire les exigences aéronautiques. Ensuite, les méthodes de mise en réseau sont envisagées. Un nouveau type de capteurs numériques de position est alors étudié et deux nouvelles méthodes de multiplexage temporel sont enfin présentées.
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DANS LE CADRE DU PROJET OSTIC, DES EXPERTS ET UTILISATEURS DE MATERIAUX COMPOSITES ONT EXPRIME LE BESOIN DE DOTER LES PIECES FABRIQUEES DE CAPTEURS SUSCEPTIBLES DE LES INFORMER SUR L'ETAT DE CONTRAINTES ET DE TEMPERATURE AFFECTANT CELLES-CI, LORS DES PHASES DE CUISSON ET/OU D'UTILISATION. LES CAPTEURS PROPOSES SONT DES CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES DONT LE NOMBRE LIE A LA FINESSE DE LA RESOLUTION SPATIALE REQUISE (QUELQUES CENTIMETRES), ET PAR LA-MEME AU NOMBRE DE POINTS DE MESURE, A EXIGE UNE MISE EN RESEAU DE CEUX-CI. DEUX SYSTEMES ONT ETE, ICI, PRESENTES: POUR LE PREMIER, LA GESTION DU RESEAU EST CONFIEE A LA METHODE DE MULTIPLEXAGE FREQUENTIEL (F.M.C.W.) PAR UN ADRESSAGE DES CAPTEURS EN PARALLELE (10 CAPTEURS MULTIPLEXABLES). LE SECOND SYSTEME EST FONDE SUR LA TECHNIQUE DE MULTIPLEXAGE DE COHERENCE (10 CAPTEURS MULTIPLEXABLES) COMPLETEE PAR UNE MESURE DE TYPE POLARIMETRIQUE POUR LA QUANTIFICATION DES CHAMPS DE TEMPERATURE ET DE CONTRAINTES. CHACUN DES DEUX SYSTEMES A FAIT L'OBJET D'UNE ANALYSE THEORIQUE SUIVIE DE TESTS EXPERIMENTAUX PERMETTANT DE SOULIGNER L'ADEQUATION DES RESULTATS AU CAHIER DES CHARGES ETABLI, LEQUEL EXIGE UNE GAMME DE TEMPERATURE S'ETENDANT DE 150 K A 400 K ET DES MESURES DE CONTRAINTES JUSQU'AU POINT DE RUPTURE. LA PRECISION REQUISE POUR LA MESURE DE LA TEMPERATURE (5 K) ET DE CONTRAINTES (50 M/M) EST AISEMENT OBTENUE DANS CHACUN DES DEUX CAS
Author: Dominique Rojas
Author: Dominique Rojas
Author: Youssef Belgnaoui
Author: WILHELM.. ELFLEIN
Author: Dominique Chardon
Author: Silvie Dokulilova
Author: André Hamel (docteur en sciences pour l'ingénieur).)
Author: Eric Perraud
Author: JOSIANE.. PLANTEY
Author: Eric Perraud