Capteurs à fibres optiques à réseaux de Bragg - Analyse, multiplexage et applications

Les réseaux de Bragg sont des microstructures diffractives obtenues par photo-inscription d’interférences laser au sein du cœur des fibres optiques monomodes. Ceux dits « à courte période » consistent en une modulation submicronique et uniforme de l’indice de réfraction du cœur de la fibre. En fait, un réseau de Bragg de quelques millimètres de long comporte plusieurs milliers de « pas » Λ, et joue le rôle de réflecteur pour une bande spectrale fine (0,2 à 0,3 nm) centrée à ${\text{λ}}_B=2\cdot {\text{n}}_e\cdot \text{Λ}$, avec Λ (~ 0,5 µm par exemple) et n_e (~ 1,45) l’indice effectif du mode. Toute modification de Λ ou de n_e « déplace » donc λ_B dont le suivi fournit le paramètre inducteur. Bien entendu, les réseaux de Bragg peuvent être multiplexés. Pour cela, il suffit par exemple d’en cascader plusieurs de pas Λ_i légèrement différents et de les sonder chacun autour de leur longueur d’onde caractéristique, la lumière incidente étant respectivement réfléchie à λ_B1, λ_B2… λ_BN. La mesure peu résolue de λ_Bi indique l’adresse du i^ème réseau, tandis que son analyse précise fournit la mesure recherchée.

Au-delà de cette description succincte des transducteurs à réseaux de Bragg, le lecteur pourra avantageusement se référer à l’article [R 6 735] des Techniques de l’Ingénieur qui fournit une analyse complète et détaillée des différents types de réseaux de Bragg, de leurs procédés d’inscription et de leurs caractéristiques métrologiques. L’article précité contient également une analyse des capteurs fondés sur ces réseaux de Bragg traducteurs, pour la mesure de divers paramètres, et pour de nombreux domaines d’application (e.g. extensomètres pour le béton du génie civil, capteurs de déformation ou de température pour les matériaux composites, etc.).

Le présent article aborde la partie complémentaire aux capteurs à réseaux de Bragg, à savoir les systèmes de mesure et de démultiplexage des informations spectrales, le plus souvent dans le cadre d’approches multicapteurs, autrement dit de réseaux...