Contribution a l'étude de dispositifs optiques intégrés couples a des capteurs a fibre optique PDF Download
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Author: Gilles Grand Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 186
Book Description
Problème du couplage de fibres optiques monomodes et de dispositifs optiques intégrés obtenus sur substrat silicium dans le cadre de la réalisation de capteurs a fibre. Applications concernant un ampèremètre a fibre et un capteur de microdéplacements
Author: Gilles Grand Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 186
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Problème du couplage de fibres optiques monomodes et de dispositifs optiques intégrés obtenus sur substrat silicium dans le cadre de la réalisation de capteurs a fibre. Applications concernant un ampèremètre a fibre et un capteur de microdéplacements
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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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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.
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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Ce mémoire présente l'étude d'un capteur chimique à fibre optique à gradient d'indice inversé basé sur la résonance de plasmons de surface. Des dispositifs optiques à prisme ou mettant en jeu des fibres optiques classiques en silice utilisant cette technique de mesure sont déjà commercialisés. L'objectif de notre travail a été de caractériser théoriquement et expérimentalement un nouveau type de fibre optique permettant d'accroître les performances de ce capteur et d'en simplifier l'instrumentation. Un état de l'art des capteurs à plasmons de surface est présenté. Les structures basées sur une fibre optique (unimodale, multimodale) font l'objet d'une présentation détaillée mettant en évidence les caractéristiques des montages employés ainsi que leurs performances respectives. Nous avons cherché à déterminer le profil d'indice de réfraction du cœur de la fibre rendant les angles d'incidence à l'interface cœur-gaine quasiment égaux quels que soient les rayons se propageant dans la fibre. Ceci a été réalisé en utilisant une source lumineuse ponctuelle monochromatique positionnée dans l'axe et à une distance définie de l'entrée de la fibre. Le profil idéal présente un gradient d'indice inversé très proche d'un profil parabolique inversé pour lequel l'indice est minimal au centre du cœur de la fibre. Une description des caractéristiques de cette fibre comprenant l'étude de la propagation des rayons a été réalisée. Le phénomène de plasmon de surface est ensuite décrit, de manière générale puis ses conditions d'excitation dans la fibre employée sont étudiées. Une étude expérimentale et théorique a été menée sur les paramètres les plus influents du capteur (nature et épaisseur du métal, position de la source, etc.) La présentation de 2 applications pratiques (détection de traces de toluène dans un milieu aqueux et étude en temps réel du mécanisme de formation d'une monocouche auto-assemblée) montre les champs d'applications du dispositif optique simple développé.
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CETTE THESE A POUR CADRE GENERAL L'ETUDE DU COMPORTEMENT DE CAPTEURS A FIBRES OPTIQUES AU SEIN D'UN MATERIAU EN VUE D'APPLICATIONS AU GENIE CIVIL. LES APPLICATIONS VISEES CONCERNENT LE DEVELOPPEMENT D'INSTRUMENTATIONS DEDIEES, D'UNE PART, A L'ANALYSE DU TRAFIC (PESAGE EN MARCHE DE VEHICULES ROUTIERS), D'AUTRE PART, AUX EQUIPEMENTS D'OUVRAGE D'ART (APPAREILS D'APPUI DE PONTS). DANS LES DEUX CAS, LES PRINCIPES DE MESURE SONT DIFFERENTS: POLARISATION POUR LE PREMIER, ATTENUATION POUR LE SECOND. L'ETUDE DE LA REPONSE DES CAPTEURS EN CONDITIONS REELLES DE FONCTIONNEMENT A NECESSITE LA MISE AU POINT DE MODELES TANT THEORIQUES QU'EXPERIMENTAUX PERMETTANT D'APPREHENDER LE PARAMETRE D'INFLUENCE MECANIQUE A PARTIR DU SIGNAL OPTIQUE DELIVRE EN EXTREMITE DE FIBRE (COUPLAGE ELASTO-OPTIQUE). POUR CE QUI CONCERNE LE CAPTEUR A POLARISATION, L'APPROCHE MECANIQUE DEVELOPPEE CONSISTE A ASSIMILER LA FIBRE OPTIQUE, INSEREE ENTRE DEUX LAMES METALLIQUES, A UN RESSORT ELASTIQUE. CETTE APPROCHE A ETE VALIDEE AU MOYEN D'EXPERIENCES EN LABORATOIRE. DU POINT DE VUE PRATIQUE, CETTE ETUDE A DEBOUCHE SUR LA MISE A DISPOSITION D'UN MOYEN DE DIMENSIONNEMENT DU CAPTEUR PRENANT EN COMPTE LES CARACTERISTIQUES D'ENVIRONNEMENT. POUR CE QUI EST DU CAPTEUR A FIBRES OPTIQUES CONDITIONNEES EN MICROCOURBURES, LES DEMARCHES THEORIQUE ET EXPERIMENTALE, ONT PERMIS D'ABOUTIR A LA REALISATION D'UN SYSTEME DE MESURE EN TEMPS REEL DE LA DESCENTE DE CHARGES VERTICALES AU NIVEAU DES APPUIS D'UN OUVRAGE D'ART. UNE MODIFICATION APPROPRIEE DE LA FRETTE INSTRUMENTEE, AISEMENT DIMENSIONNABLE, OFFRE LA POSSIBILITE A L'UTILISATEUR D'ADAPTER LE SEUIL, L'ETENDUE DE MESURE ET LA SENSIBILITE DES CAPTEURS. BIEN QU'IL NE S'AGISSE QUE DE FAISABILITES, LES CARACTERES INDUSTRIEL ET OPERATIONNEL DES CAPTEURS PRIS EN COMPTE, VONT FACILITER TRES PROBABLEMENT LE PASSAGE AU TERRAIN
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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
Author: Nicolas Javahiraly Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 316
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Nous présentons le principe, le concept et le développement technologique de deux types de capteurs : un capteur de position angulaire à fibre optique basé sur les phénomènes de couplage de modes, et un capteur de couple photonique basé sur la modulation de la polarisation. Après une présentation de l'état de l'art en matière de mesure du couple et de position angulaire, nous analysons la propagation de la lumière dans les fibres optiques en considérant ses aspects électromagnétiques et opto-géométriques, applicables aux capteurs à modulation de polarisation en développant le phénomène de polarisation et aux capteurs à modulation d'amplitude en développant le couplage de modes. Nous avons réalisé l'étude théorique et expérimentale des réponses du capteur de couple et position angulaire en fonction de la nature et de la géométrie du matériau le constituant. Nous obtenons expérimentalement pour le capteur de couple, des sensibilités comprises entre 2,233.10-3 et 1,067 ʿ/N.m et des raideurs comprises entre 5,91 et 448,01 N.m/ʿ suivant la nature et la géométrie du matériau utilisé. La comparaison entre les valeurs théoriques et expérimentales donne un écart maximum de 1,68 à 3,4%. Nous avons testé la répétabilité du capteur de couple présentant un arbre creux en Acier de section carrée, de longueur 150mm. Un écart maximum de ±2,57%a été obtenu. L'influence des variations en Température pour DT=130ʿC donne une augmentation de 7% par rapport à la théorie. Enfin, en utilisant un dispositif expérimental pour obtenir un signal de référence, nous avons obtenu un écart maximum de la sensibilité et de la raideur de 0,59% par rapport à la théorie. Par conséquent, nous minimisons les fluctuations de la source avec le dispositif de référence.
Author: Gilles Grand
Author: Gilles Grand
Author: WILHELM.. ELFLEIN
Author: Eric Perraud
Author: Dominique Rojas
Author: Eric Perraud
Author: Fabrice Bardin
Author: Mohamed Barbachi
Author: Dominique Chardon
Author: Tahar Touam
Author: Nicolas Javahiraly