Sismomètre Optique à Haute Performance – HIPERSIS

Nous proposons de développer et de qualifier un sismomètre optique (laser) innovant, de haute résolution et à bas coût, afin d'améliorer la surveillance en temps-téel de régions d'aléa tellurique élevé (séismes, volcans, glissements de terrain, tsunamis...), ainsi que des régions d'exploration, de production et de stockage industriels du sous-sol (géothermie, huiles, gaz, mines profondes, stockage de CO2 et de déchets nucléaires...), pour des objectifs de sécurité et de production. Dans le projet ANR LINES (2009-2012), nous avons développé avec succès un tel capteur sur un cable optique de 3 km. Cependant, de la R&D supplémentaire est requise, pour intéresser le marché industriel des sismomètres, avec l'objectif ambitieux de combiner miniaturisation (<4cm), résistance à haute température (250°C), bruit instrumental inférieur à 2ng/sqrt(Hz) entre 1 et 20 Hz, omnitilt (pas de nivellement requis), faible consommation, et faible coût. Un tel instrument n'existe pas sur le marché industriel de la géophysique. Cela requiert de nouveaux designs couplés de mécanique, optique, et algorithmique.

HIPERSIS propose la Recherche et Développement ci-dessus, impliquant 2 partenaires: IPGP, avec son expertise en sismologie et sismométrie, pour la mécanique et l'intégration optique; et l'ESEO, un institut de formation et de recherche privée, avec son expertise en traitement du signal et électronique, qui developpera de nouveaux algortihmes et en particulier intégrera les spécificités mécaniques de l'oscillateur (résonance, amortissement, non-linéarités). A l'IPGP, plusieurs prototypes seront conçus, construits et testés, visant à une amplification optique et mécanique d'un facteur minimal de 5. En particulier, seront analysées l'efficacité d'une correction de mode commun avec une double mesure optique, ainsi que la sensibilité des fibres elles-mêmes à la vibration. Une première qualification du capteur intégré sera réalisée au Laboratoire Souterrain à Bas Bruit de Rustrel en Provence (LSBB).

La valorisation débutera la seconde année, avec la préparation de projets dédiés à la surveillance micro-sismique en contexte industriel et académique, et de possibles dépôts de brevet, en coordination avec les SATTs idfinnov et Ouest-valorisation. Pour les applications, des démarches seront menées en particulier auprès de l'IFREMER pour les applications sous-marines, et auprès d'exploitants de sites géothermaux. Les résultats seront par ailleurs présentés aux industriels potentiellement intéressés par l'instrument pour la poursuite des développements et la production de séries.

Les 495 ke de la contribution ANR sont partagés entre: environ 233 keuros pour le développement du capteur mécanique (IPGP et ESEO), et environ 262 ke pour le personnel (CDD pour l'IPGP, personnel permanent pour l'ESEO).