Capteurs à fibres optiques à réseaux de Bragg - Fabrication et caractéristiques

Lécouverts fin des années 80, les « réseaux de Bragg » sont des réseaux de diffraction réalisés au sein du cœur des fibres optiques monomodes, majoritairement de type germanosilicate. Un réseau de Bragg est classiquement obtenu par insolation locale du cœur de la fibre, à l’aide d’une figure d’interférences laser, qui a pour effet de créer une modulation de son indice de réfraction, grâce au phénomène de photosensibilité de la silice dopée notamment au germanium.

Une fois réalisés, lorsqu’on les illumine à l’aide d’une source optique spectralement large, du fait des interférences (constructives en réflexion) ayant lieu au sein de cette modulation d’indice, de tels réseaux – dits « droits à pas courts » – jouent le rôle de réflecteurs, chacun pour une bande spectrale fine centrée à leur longueur d’onde caractéristique λ _B = 2. n _e .Λ (avec Λ ~ 0,5 µm le pas des interférences et donc du réseau, et n _e l’indice effectif ~ 1,45 du mode de propagation).

Toute modification de ces paramètres ayant pour effet de « déplacer » spectralement la raie de Bragg, son suivi fin permet de remonter aux paramètres inducteurs. Ainsi, au-delà de son utilisation comme filtre spectral dans le domaine des télécommunications optiques, les réseaux de Bragg jouent également le rôle d’excellents transducteurs qui nus, ou convenablement conditionnés, deviennent des capteurs de divers paramètres (température, déformation, pression, angle, accélération, indice de réfraction, etc.).

Autre avantage, ces « capteurs à réseaux de Bragg », du fait de leur réponse dans le domaine spectral, peuvent aisément être interrogés et multiplexés en longueur d’onde, par un système de mesure déporté, l’ensemble formant ainsi un « réseau de capteurs distribués ».

Du fait des performances remarquables des capteurs à réseaux de Bragg et de leurs instrumentations de mesure-démultiplexage, de nombreuses applications ont progressivement vu le jour. Leurs domaines d’emploi sont désormais très vastes et répondent aux besoins et problématiques de la surveillance, comme celle des structures (génie civil, aéronautique, marine…), et du contrôle santé des matériaux (composites organiques, béton, matériaux métalliques, etc.).

De nombreux produits sont commercialisés à disposition des utilisateurs et, simultanément, la R & D se poursuit au niveau mondial, les enjeux actuels portant par exemple sur la possibilité d’adresser les mesures extrêmes. Il en va ainsi du domaine cryogénique (réservoirs de lanceurs spatiaux, transport de gaz naturel...