CE42 - Capteurs, imageurs et instrumentation

Capteurs In situ ultrasensibles à Fibre Optique Multicoeurs – CIFOM

Résumé de soumission

La détection et l'analyse in situ de quantités physiques, chimiques ou biologiques extrêmement faibles, dans des environnements difficiles d'accès, sont des demandes en forte croissance. Bien que figurant parmi les meilleurs dispositifs pour relever ce défi, les "Lab-on-fiber" souffrent de sensibilités de détection limitées. D’autre part, les sondes interférométriques fibrées ont le potentiel d'améliorer considérablement la sensibilité de détection. Cependant, ces sondes souffrent de problèmes de stabilité de phase qui limitent fortement leur applicabilité.

S’inscrivant dans ce contexte, CIFOM est un programme d'avant-garde visant à réaliser les premiers capteurs interférométriques fibrés ultra-stables. La transposition de concepts de capteurs interférométriques aux dispositifs fibrés est actuellement entravée par la forte sensibilité des fibres optiques aux perturbations environnementales (fluctuations de température et de contraintes mécaniques). Le projet CIFOM permettra de surmonter ces problèmes en mettant en œuvre les premières sondes interférométriques « common-path » dans une fibre multicoeurs. Les nuisances thermiques et mécaniques dans les approches d'interrogation de phase par fibre optique seront alors supprimées. Ces sondes seront incorporées dans des interféromètres homodynes et hétérodyne afin d’atteindre des résolutions de détection in situ records, dépassant de loin les performances des « Lab-on-fibers » et des sondes fibrées actuelles. La production de ces sondes fibrées ultra-performantes sera rendue possible par une technologie clé, à savoir le développement d’une connectique optique inter-cœurs monolithique intégrée sur une des deux faces de la fibre multicoeurs. Les capteurs ainsi obtenus seront démontrés en tant que réfractomètres ultrasensibles pour la détection de composés organiques volatiles dangereux dilués dans l'air et dans des solvants organiques/aqueux (concentration jusqu'au ppm, voire en-dessous).

La mise en œuvre de nouvelles approches interférométriques à base de nano-optique fibrée ouvre des perspectives inédites dans l'exploration extrême de sites physiques ou biologiques difficiles d’accès, impactant un large éventail de domaines scientifiques, médicaux et industriels présentant des perspectives économiques et sociétales élevées. Dans ce contexte, malgré les défis scientifiques à relever, CIFOM est résolument orienté vers le prototypage et la valorisation de résultats brevetables. CIFOM va ainsi combler l’écart entre la recherche fondamentale et la recherche appliquée, en apportant une opportunité de transformer des concepts de laboratoire en des prototypes proches d’une commercialisation. Par conséquent, les problématiques fondamentales de CIFOM seront abordées industriellement dès le début du projet afin d’aboutir à court terme à des possibilités de prototypage hors du laboratoire.

Une telle ambition a nécessité la création d'un consortium pluridisciplinaire associant une entreprise et trois équipes de recherche d’un institut académique. Le consortium à l'origine de ce projet est unique et permettra le développement et la validation d’une nouvelle approche scientifique et technologique par le biais d’objectifs ambitieux et complémentaires, couvrant toutes les disciplines et thèmes clés du projet. Les nombreux défis technologiques seront relevés grâce aux possibilités de fabrication de l’ensemble du consortium, impliquant l'une des cinq plateformes technologiques de premier cercle du réseau français « Renatech ».

Coordination du projet

Thierry GROSJEAN (INSTITUT FRANCHE-COMTE ELECTRONIQUE MECANIQUE THERMIQUE ET OPTIQUE - SCIENCES ET TECHNOLOGIES)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

SEDI-ATI SEDI-ATI Fibres Optiques
FEMTO-ST INSTITUT FRANCHE-COMTE ELECTRONIQUE MECANIQUE THERMIQUE ET OPTIQUE - SCIENCES ET TECHNOLOGIES

Aide de l'ANR 414 207 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2024 - 42 Mois

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