Système de contrôle avancé de la pollution de l’air basé sur l’utilisation de lasers à cascade quantique – APOLINR

La pollution de l'air est actuellement un problème environnemental majeur. Que ce soit pour la mesure des polluants in situ ou le contrôle des techniques de purification, la même conclusion s'impose : il n'existe pas actuellement d'appareil à la fois portable, performant et fiable, utilisable pour la mesure des différents polluants au niveau du ppb et permettant une mesure rapide à un coût raisonnable. La technique de spectroscopie d'absorption infra-rouge devrait permettre de lever ce verrou, grâce aux développements récents des diodes lasers et des nouvelles architectures de capteurs optiques les impliquant. L'objectif du projet est de développer un capteur de gaz ultra-sensible permettant le contrôle de la pollution de l'air environnant. La fenêtre spectrale de l'infrarouge moyen a été choisie car elle correspond à une fenêtre de transmission atmosphérique (avec une absorption faible d'H2O et CO2) et à une zone dans laquelle sont présents de très forts pics d'absorption des principaux polluants (NO, N2O, CO, NH3, SO2, etc) et en particulier du formaldehyde (H2CO) qui est la molécule de validation du système de détection développé dans le présent projet. es fenêtres de détection dans le Moyen Infra-Rouge (MIR)
autour de 5.7 et 3.5 G m sont choisies en vue de maximiser les performances du système de détection (maximum d'absorption et effet réduit des interférents). Ceci est maintenant possible par le développement récent de lasers semi-conducteurs émettant dans la bande MIR. Basés sur le concept de « Lasers à Cascade Quantiques » (QCL), ces sources fonctionnent chez un des partenaires en mode continu à température ambiante de 4.5 à 8 Gm. La gamme spectrale peut potentiellement être étendue vers 3.5 Gm ce qui un des objectifs du projet. D'autre part, le projet met en oeuvre la technologie d'amplification de l'absorption spectrale par feed-back intra cavité (OF-CEAS) mise au point par un des partenaires du projet. Le capteur ainsi développé sera validé pour le contrôle de purification de l'air par plasma. D'autre part un partenaire industriel de l'analyse des gaz environnementaux validera et qualifiera le spectromètre optique MIR développé dans le cadre de ce projet. Ce projet ambitieux s'appuie sur les compétences complémentaires de quatre partenaires : - Alcatel Thales III-V Lab (coordinateur) sera en charge du développement du coeur du capteur, à savoir le laser QCL monomode notamment autour de 3.5 Gm pas couvert actuellement par une technologie laser à semi-conducteurs mature. - LSP-UJF Grenoble et son unité de valorisation Floralis intégrera le laser dans un capteur basé sur sa technique brevetée « OF-CEAS »