Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON - CNRS UMR 6082

Les capteurs optiques sont de plus en plus intégrés dans les applications de surveillance de la santé des avions commerciaux. Ils permettent de mesurer des paramètres d’intérêts dans différentes zones, à différents niveaux de contraintes environnementales, en bénéficiant des avantages de la technologie de la fibre optique : immunité électromagnétique, poids réduit, applications déportées. Les systèmes embarqués de mesure des concentrations des gaz de combustion, d’un intérêt capital pour la surveillance des émissions polluantes de l’aviation civile, ne sont pas encore déployés dans ces environnements, notamment à cause des fortes contraintes rencontrées aux abords du moteur. Pour répondre à cette problématique, le développement de solutions adaptées à ces environnements, notamment pour le transport de l’information optique et la transduction, est primordial. Dans le cadre de cette thèse nous proposons une méthode optique de détection et une architecture du système adaptés à la mesure de ces gaz en vol. La spectroscopie par modulation de longueur d’onde (SMLO) dans le moyen infrarouge (MIR) associée à une mesure ponctuelle à l’aide d’une sonde réflective permet d’optimiser la sensibilité et l’intégrabilité d’un tel système.

Nous proposons une fibre optique antirésonante en silice pour la transmission du signal optique dans les zones à fortes températures. Nous montrons expérimentalement, conformément aux calculs théoriques, que cette fibre permet de transmettre la lumière dans le MIR dans des longueurs d’onde comprises entre 3.8 et 4.7 µm, avec des pertes minimales à l’état de l’art de 0.19 dB/m à 4.03 µm, et est insensible aux courbures pour des rayons de plus de 5 cm. Nous proposons des longueurs d’onde propices à la mesure de CO, CO₂ , NO et NO₂ dans un flux de combustion composé de nombreuses espèces chimiques. Nous étudions la faisabilité de la mesure de CO autour de 4.58 µm par SMLO à l’aide d’une simulation analytique, dans le but de trouver les paramètres de modulation optimaux, et d’évaluer l’influence des paramètres environnementaux sur l’incertitude de mesure. Enfin nous proposons des solutions à l’intégration et à la montée en maturité de l’ensemble des éléments possibles du système, en estimant l’importance des verrous technologiques, et en explorant l’existence de solutions adaptées.