Filtre optique Accordable Spectralement, UNiversel et ultra-rapidE – FASTUNE

La conception est réalisée en utilisant les moyens de conception/modélisation suivant : - Calculs optiques sur ZEMAX - CAO mécanique sur SOLIDWORKS - Simulations électroniques sur LTSPICE, ADISIMPE, TINA - CAO électronique sur ALTIUM DESIGNER La chaîne de mesure est pilotée par LABVIEW

Réalisation et assemblage de 3 modules complets intégrants : - Monture optomécaniques - Optiques de couplage fibrées - Module à effet Peltier + Radiateur - Filtre accordable - Support de connectique - Bloc isolant Mise en place d'un banc de caractérisation avec SLED (1550nm) et analyseur de spectre optique pour caractérisation du filtre en longueur d'onde Mise en place d'un second banc pour caractérisation temporelle

Réalisation de 3 interrogateurs FBG complets Ci dessous les étapes à réaliser : - Finalisation des circuits électronique de détection, commande du filtre et thermostatisation - Mise en boîtier - Choix d'une électronique embarquée pour interfaçage - Réalisation d'une IHM - Tests et caractérisation

FASTUNE n'a pas encore donné lieu à publication Un article ou une conférence seront à prévoir pour la dernière parie du projet

Dans ce projet, nous proposons de réaliser un filtre optique basé sur une technologie innovante et performante. Ce composant fibré utilise une cavité interférométrique originale à actuation électrostatique, capable d'assurer des décalages en longueur d’onde supérieurs à 100 nm à des fréquences de balayage de 40 kHz. Ce filtre pourrait parfaitement s'insérer dans toutes les applications qui nécessitent un balayage optique spectral de la source ou du détecteur, par exemple en tant que:

- analyseur spectral dans un interrogateur de capteurs optiques à réseaux de Bragg (FBG),
- interféromètre à balayage pour la tomographie optique cohérente (OCT),
- filtre accordable pour l'analyse spectroscopique de gaz (absorption ou Raman), l'imagerie multispectrale ou pour les Telecom dans le cadre du multiplexage en longueur d'onde (WDM).

Nous avons identifié l’analyse des capteurs FBG comme application pertinente pour démontrer les potentialités d’un tel composant : ce filtre associé à une source à large bande spectrale et un circulateur « 3 ports » forme l’interrogateur qui permet d’analyser le signal optique réfléchi sur les capteurs FBG. Nous proposons d'améliorer les performances métrologiques, la compacité, et de réduire le coût de l'interrogateur par rapport aux technologies actuelles, grâce à l'utilisation de composants usuels et de process de fabrication classiques de l'industrie du LCD et des semi-conducteurs. Ainsi, par rapport à l’état de l’art, ce projet représente clairement une avancée significative en terme conceptuel pour l’interrogateur (simplification en compacité) et de fait nous anticipons une pénétration forte du marché pour cet instrument sur un certain nombre de secteurs de marchés, tels ceux des systèmes embarqués.
Un tel système de mesure est demandé par les gestionnaires d’ouvrages dans le Génie Civil ou les opérateurs du ferroviaire, voire plus généralement les secteurs des transports, pour accroître la qualité de la surveillance des structures/objets/ouvrages, la sécurité des usagers et simultanément réduire les coûts d’usage et de maintenance associés.
Ce type d’interrogateur repose donc sur un analyseur spectral possédant d’excellentes performances ! En effet, outre la compacité recherchée pour certaines application embarquées et la facilité de pilotage/adressage des longueurs d’onde, la résolution spectrale de cet interrogateur doit typiquement être de 1 pm, et ce malgré une cadence de mesure de plusieurs centaines de Hz, jusqu’à quelque dizaines de kHz, dans certaines application spécifiques. Cela est dû au fait que seule une mesure au pm permet d’assurer une résolution thermique de 1/10°C et une résolution de 1 µm/m en mesure de déformations, valeurs communément recherchées par les utilisateurs.
Le consortium de ce projet est composé d’un établissement public d’enseignent-recherche (Telecom Bretagne), d’un centre de recherche (CEA LIST) et d’une PME (EVOSENS). Telecom Bretagne aura en charge la fabrication et la caractérisation du filtre, EVOSENS son intégration mécanique, optique et électronique dans l’interrogateur. Le CEA devra développer le système de mesure adapté et la caractérisation sur un ensemble de capteurs. L’objectif est de réaliser un interrogateur opérationnel correspondant à un niveau de maturité technologique TRL6 (voire TRL7).
A terme, le filtre n’étant pas constitué de pièce mobile, il sera possible de réaliser des systèmes embarqués capables d’adresser typiquement une cinquantaine de capteurs à réseaux de Bragg pour réaliser des mesures physiques sur tous les terrains avec une grande autonomie énergétique.