variant de quelques nanomètres n’est pas suffisante pour que ce filtre soit intéressant dans un système d’interrogation des réseaux de Bragg. Ces derniers excèdent rarement les quelques nanomètres de variation.
Le détail de ces techniques est présenté en annexe B.
7.2.9.3 Bilan des techniques d’interrogation d’un réseau de Bragg
Le tableau ci-dessous contient un comparatif des différentes techniques d’interrogation d’un réseau de Bragg :
Tableau 7.1 – Comparatif des techniques d’interrogation d’un réseau de Bragg.
Dans le cas de l’interrogation des réseaux de Bragg grâce à un laser large bande, l’effet de cavité engendre l’apparition de signaux perturbateurs. De nouvelles longueurs d’onde de faible intensité apparaissent [Lourdiane, 2005]. Pour d’autres, cet effet de cavité est utilisé pour for- mer des capteurs à base de deux réseaux de Bragg servant d’interféromètre Fabry-Perot (jauge Fabry-Perot) [Chi Shing, 2005], [Leeet al., 2001]. Les sources optiques n’ont pas besoin de beaucoup de puissance. Tout dépend principalement de la sensibilité du système de détection des longueurs d’onde et de l’affaiblissement du signal entre le trajet émetteur-réseaux de Bragg et le trajet réseaux de Bragg-récepteur. Une source ayant une puissance de quelques mWatt suffit si l’appareil de mesure est un analyseur de spectre optique.
La réflectométrie permet la caractérisation d’un réseau de Bragg [Huang et Yang, 1999], [Obatonet al., 2003]. Cependant, cette technique fait encore partie des techniques à l’état de recherche expérimentale.
moyenne 1 cm. Sur une fibre, plusieurs réseaux, identiques ou non, peuvent donc être photo- inscrits. En positionnant n réseaux à des endroits différents, un multiplexage des capteurs est alors créé, insérant n mesures ponctuelles le long de la fibre. Les réseaux de Bragg forment des réseaux distribués et sont souvent utilisées dans des topologies linéaires (cf. figure 7.1, page 57).
FIGURE7.6 – Principe de fonctionnement de trois réseaux de Bragg.
Les techniques d’interrogation des réseaux de Bragg se complexifient. Les principes de base restent les mêmes que ce qui a été expliqué en 7.2.9. Parmi ces techniques, cinq catégories sont mises en valeur :
– la réflectométrie/le multiplexage temporel (Optical Time Domain Reflectometry (OTDR), Time domain Multiplexing (TDM) et Polarization Optical Time Domain Reflectometry (POTDR)) ;
– l’échométrie fréquentielle (Frequency Multiplexing Continuous Wave (FMCW)etOptical Frequency Domain Reflectometry (OFDR)) ;
– l’interférométrie (WDM) ; – la commutation du signal ;
– le multiplexage de cohérence (Path Matched Differential Interferometry (PMDI)).
Bien évidemment, des combinaisons de ces techniques existent [Childs, 2000].
Le multiplexage temporel injecte un signal lumineux de faible durée. Près de la source d’émission, le signal réfléchi est reçu. Le temps d’aller et de retour identifie la position du réseau. Cette technique est très pratique quand les réseaux sont espacés de plusieurs kilomètres, voire de plusieurs dizaines de mètres pour des systèmes optoélectroniques rapides. Les réseaux peuvent être identiques et renvoient la même longueur d’onde.
L’échométrie fréquentielleutilise la modulation du signal lumineux provenant d’une sour- ce large bande par une porteuse haute fréquence variable linéairement. Une partie du signal est gardée localement comme référence et l’autre partie se propage jusqu’aux réseaux. Le si- gnal reflété par un réseau de Bragg passe dans un filtre actif variable puis est mesuré par une photodiode. Le signal reçu est ajouté au signal source. L’ensemble est récupéré sur une photo- diode puis filtré pour obtenir la différence de fréquence entre le signal source et le signal reçu.
Cette différence est appelée fréquence de battement. Par le mélange des signaux, l’amplitude de sortie est proportionnelle à l’amplitude des signaux d’entrée. La variation de la longueur d’onde est donnée en utilisant une modulation de fréquence linéaire ou triangulaire. La mesure du temps de retour en rapport avec la fréquence de battement indique le numéro du capteur [Chanet al., 2000], [Nordin, 2004].
Le multiplexage en longueur d’ondeinsère plusieurs longueurs dans la fibre. La sélection de la longueur d’onde est réalisée par les réseaux de Bragg qui n’ont pas le même pas.
La commutation du signalutilise un multiplexage spatial. Les capteurs sont implantés sur plusieurs fibres. Un commutateur sélectionne la fibre sur laquelle l’information est mesurée.
Le multiplexage de cohérence interroge des capteurs interférométriques dont les diffé- rences de marche sont distinctes les unes des autres. Les capteurs reçoivent la lumière d’une source incohérente à large spectre et retourne le signal modulé en fréquence dépendant de la dif- férence de marche. Le récepteur optique est donc lui aussi un interféromètre [Lequime, 1997].
Les réseaux de Bragg étant sensibles à différents paramètres, des techniques ont été déve- loppées pour séparer les différentes grandeurs afin de créer un système d’équations en considé- rant les grandeurs comme des variables d’état [Frazaoet al., 2003] et d’utiliser les bons outils comme l’interféromètre de Mach-Zehnder afin d’obtenir l’intensité et la variation de longueur d’onde en une mesure [Madhanet al., 2005].
Par ailleurs, le conditionnement du réseau de Bragg peut le rendre plus sensible à un para- mètre. Par exemple, l’utilisation d’un réseau de Bragg sur une plaque d’aluminium le rend 8 fois plus sensible à la température [Xueet al., 2006].
Depuis une quinzaine d’années, de nombreux secteurs se sont ouverts aux réseaux de Bragg, par exemple, les déformations de bâtiments (évaluation des performances d’extenso- mètres à fibres optiques à réseaux de Bragg pour le Génie Civil)[Dewynter-Martyet al., 2001], [Dupont, 2002], de ponts [Uddet al., 2000], d’éoliennes, de bateaux, d’avions, des matériaux composites ([Molimard, 2005]) et de manière générale, la surveillance des matériaux par un processus non destructif. Le laboratoire Mesures Optiques du CEA-List a par ailleurs breveté
plusieurs principes à ce sujet. La mesure du champ magnéto-élastique s’effectue avec un réseau de Bragg couplé à un matériau magnéto-élastique [Cruzet al., 1997], [Davinoet al., 2006].