Réseau cohérent de lasers à cascade quantique pour la détection de gaz de haute sensibilité. – COCASE

- Conception et fabrication de réseaux de QCLs à micro-rubans cohérents avec une puissance de sortie au dessus de 1W (WPE 10%) pour une longueur d’onde sélectionnée autour de 8 µm en vue de la détection haute sensibilité de l’acétone;
- Conception et fabrication d’une cavité externe EC-QCL forte puissance (> 500 mW) pour étendre son utilisation sur une plage de 200 cm-1 dans le MIR (autour de 8µm);
- Installation de la source EC-QCL dans un système PAS compact;

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Ce projet a pour objectif d’améliorer la sensibilité de détection d’explosifs et/ou de leurs précurseurs par spectroscopie photo-acoustique (PAS). A cette fin, nous proposons de développer une approche innovante pour augmenter la puissance de lasers à cascade quantique (QCLs) basée sur la réalisation de réseaux de QCLs à micro-rubans cohérents. De tels réseaux de QCLs seront utilisés comme milieu à gain dans une cavité externe (EC-QCL) pour produire une source forte puissance et largement accordable dans le moyen infrarouge (MIR) pour les systèmes PAS. L’augmentation de la puissance de sources QCL est également d’une importance critique pour d’autres applications stratégiques pour la défense, d’après le POS DGA, telles que la détection à distance d’explosifs ou d’agents chimiques de guerre (CWA) et les contre-mesures optiques (DIRCM). Les applications civiles bénéficieront également du développement de systèmes PAS à sources EC-QCL forte puissance pour la détection de molécules complexes, des composés organiques volatils (VOCs) et plus généralement pour la détection multi-gaz.
Le projet COCASE est donc consacré au développement d’une technologie duale, avec des avancées importantes attendues pour des applications de pointe à la fois dans les domaines civil et militaire. Cependant, dans le cadre de l’appel d’offre ASTRID, il est focalisé sur la détection haute sensibilité de l’acétone, un des précurseurs du triacétone tripéroxyde (TATP, l’un des explosifs souvent utilisés dans la fabrication d’engins explosifs improvisés (IED) par les terroristes).
Les objectifs principaux du projet COCASE sont les suivants:
- Conception et fabrication de réseaux de QCLs à micro-rubans cohérents avec une puissance de sortie au dessus de 1W (WPE 10%) pour une longueur d’onde sélectionnée autour de 8 µm en vue de la détection haute sensibilité de l’acétone;
- Conception et fabrication d’une cavité externe EC-QCL forte puissance (> 500 mW) pour étendre son utilisation sur une plage de 200 cm-1 dans le MIR (autour de 8µm);
- Installation de la source EC-QCL dans un système PAS compact;
- Démonstration d’une limite de détection de l’acétone = 3 ppb en utilisant le système EC-QCL PAS réalisé.

Le consortium de COCASE est composé d’un partenaire industriel et d’un partenaire académique. De nature « recherche industrielle », il concerne à la fois des études fondamentales dans le domaine de la physique des lasers et des recherches appliquées au développement technologique, à l’amélioration des systèmes optiques de détection de gaz et à l’analyse de gaz.