Briques technologiques pour l’interrogation optique cohérente de haute résolution – BRIOCHE

Durant la thèse CIFRE-AID de Guillaume Arpison menée conjointement par Thales Defense Mission Systems (TDMS), Thales Research & Technology (TRT) et le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, un capteur acoustique distribué à fibre optique a été développé autour d’une interrogation de type FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave) sensible à la phase optique. Les performances de ce système optoélectronique ont permis une mesure longue distance (>8 km) avec une résolution spatiale de quelques dizaines de cm, à une cadence de mesure de 10 kHz. Ces résultats ont été obtenus à partir d’une source laser modulée en fréquence aux performances remarquables, développée à TRT. S’il existe de nombreux lasers accordables sur le marché, aucun ne permet de répondre à l’ensemble des critères amplitude de modulation/vitesse de modulation/linéarité de modulation/pureté spectrale nécessaires à l’obtention des résultats obtenus durant la thèse.
Le projet BRIOCHE s’inscrit dans le prolongement de ces travaux et propose de pousser la maturité de trois briques technologiques nécessaires pour le développement de systèmes optoélectroniques de télémétrie FMCW, dont le DAS (Distributed Acoustic Sensing) et le LiDAR (Light Detection And Ranging) représentent les marchés les plus porteurs tant du point de vue des applications civiles que militaires. Le consortium formé de TRT, Teem Photonics, Silentsys, le Laboratoire de Physique des Lasers (LPL), et TDMS réunit toutes les compétences nécessaires à ce projet.
La première brique est une source laser de haute pureté spectrale disposant de capacités de modulation en fréquence compatibles d’une résolution spatiale de l’ordre du cm à une cadence multi-kHz. Ce laser fera l’objet d’un transfert de technologie entre TRT et Teem Photonics, qui fournira 4 démonstrateurs technologiques à l’issue du projet.
La seconde brique est un système interférométrique de calibration compact servant à parfaire la modulation de fréquence fournie par le laser. Silentsys fournira plusieurs de ces systèmes, avec une sensibilité à l’environnement (température et vibrations) réduite. Ces deux premières briques permettront de fournir une solution industrielle à TRL5 de l’interrogateur développé durant la thèse de Guillaume Arpison.
En vue d’aller encore plus loin en terme de performance, une troisième brique portera sur une référence optique ultra-stable et transportable. La mise en œuvre en laboratoire de cet outil métrologique permettra de caractériser la stabilité long terme de la forme d’onde optique, puis de la contrôler. Le LPL fournira deux références en fin de projet (TRL4).
Ces trois axes de développement technologique portant sur l’amélioration de la source laser, du système de linéarisation des rampes de modulation de fréquence, et de stabilité long terme se traduiront en gain en performances sur des mesures DAS ou LiDAR de type FMCW (réduction du plancher de bruit, augmentation de la portée,…), qui sera évalué par TRT et TDMS à travers différentes démonstrations en fin de projet.