Modélisation et simulation de la propagation optique dans une fibre optique multimode précontrainte : conception de capteurs à fibre optique à modulation d intensité dédiés à la mesure de températures et d'étirements
Langue Français
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Auteur : Bichler, Anthony
Date de soutenance : 21-09-2011

Directeur(s) de thèse : Serio, Bruno

Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
 
Discipline : Électronique, microélectronique, optique et lasers, optoélectronique, micro-ondes
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : capteur à fibre optique , transducteur à modulation d'intensité , effet élasto-optique , couplage de modes , réponse mécanique d'une fibre multimode , capteur de température , micro-usinage laser , injection plastique de microstructures
Mots-clés :
  • Transducteurs - Thèses et écrits académiques
  • Détecteurs à fibres optiques - Thèses et écrits académiques
  • Fibres optiques - Thèses et écrits académiques
  • Dispositifs optoélectroniques - Thèses et écrits académiques
Résumé : Ce mémoire présente la modélisation, la simulation et la conception d'un nouveau capteur de température et d'étirement à fibre optique à modulation d'intensité dont l'élément sensible constituant le transducteur, est composé d'une fibre optique multimode à saut d'indice pincée entre deux mâchoires micro-structurées. L'effet du pincement produit des perturbations locales périodiques de la géométrie et de l'indice optique des éléments constitutifs de la fibre (cœur et gaine). Pour modéliser les couplages radiatifs dus à la courte période de perturbation, nous avons choisi d'utiliser un modèle électromagnétique du couplage de modes développé initialement par Dietrich Marcuse. Cette simulation nous a permis de déterminer la sensibilité du transducteur en fonction de ses caractéristiques propres. A partir de ces résultats, nous avons choisi les paramètres pour dimensionner le capteur en fonction de l'application visée. Les premiers prototypes des mâchoires des transducteurs ont été microstructurés en créneaux de 20 microns de profondeur et de période comprise entre 50 microns et 100 microns gravés dans du métal par usinage au laser femto-seconde. Après évaluation, nous avons proposé et contribué à développer un procédé de fabrication en grande série des mâchoires par injection plastique très performant. Les tests des premiers démonstrateurs de capteur ont permis de valider les modèles de calcul et révélés une réponse expérimentale linéaire en fonction du mesurande. Nous présentons les méthodes d'étalonnage statique et dynamique que nous avons proposées pour établir les spécifications métrologiques du capteur.
 
Type de contenu : Text
 
Entrepôt d'origine : Ressource locale
Identifiant : ecrin-ori-308757
Type de ressource : Thèse