Propagation optique sous-marine
Lidars sous-marins

L’eau de mer est un milieu à la fois absorbant et diffusant. Absorption et diffusion sont dues en grande partie à la présence de particules organiques ou minérales, de tailles en général supérieures à la longueur d’onde, en suspension dans l’eau de mer. La densité de particules peut varier énormément d’un type d’eau à l’autre mais, qu’elle que soit cette densité, l’eau de mer présente toujours une fenêtre spectrale de moindre atténuation située dans le bleu-vert (figure 3) entre 410 nm et 550 nm. Le minimum d’absorption évolue en fonction de la charge particulaire de l’eau considérée et se décale légèrement vers le jaune quand cette charge particulaire augmente.

Les caractéristiques optiques d’une eau de mer peuvent être modélisées simplement avec une assez bonne approximation par trois coefficients et une courbe.

• Le coefficient d’atténuation c, dont l’inverse appelé longueur d’atténuation, est la distance à partir de laquelle un faisceau parallèle de lumière est atténué d’un facteur e (base des logarithmes népériens) soit 4,3 dB. Les coefficients d’absorption et de diffusion a et b sont tels que c = a + b.

• L’indicatrice de diffusion β (θ ), est le diagramme de rayonnement de l’énergie diffusée par un élément de volume d’eau de mer (figure 4).

Expérimentalement, on constate que l’indicatrice de diffusion varie peu en forme d’une eau de mer à l’autre et en première hypothèse, on peut adopter a = b = c/2.

En tenant compte des différents constituants de l’eau de mer, il est possible d’écrire le coefficient d’atténuation sous la forme suivante :