Micro-courbures périodiques

La Figure 1 représente un capteur basé sur le principe des micro-courbures périodiques. Cette technique s'appuie sur deux phénomènes. Le premier est la création de pertes dans une fibre optique sous l'effet de petit rayon de courbure, le deuxième est d'avoir un effet raisonnant grâce à la périodicité des micro-courbures qui va permettre de coupler deux modes entre-eux. La courbure va permettre à la lumière de sortir du cœur de la fibre optique et donc de créer des pertes soit en faisant sortir une portion du mode fondamentale LP01, soit en redistribuant l'intensité transportée par chaque mode par transfert dans les modes de gaines ou à fuites. La structure périodique va avoir l'effet d'un réseau de diffraction couplant préférentiellement dans un mode de gaine. L'intensité du couplage donc de la perte dans l'intensité du signal transmis sera proportionnel à la "force" des micro-courbures.

Le couplage obtenu par cette méthode a été largement étudié dans de nombreux ouvrages [ ] [ ]. Pour définir la période des micro-courbures nous pouvons utiliser soit la formule des réseaux, soit la théorie des modes couplés qui donnent le même résultat. Il est alors facile de déterminer le pas connaissant les caractéristiques du mode de gaine ou inversement. La formule reliant les divers paramètres s'écrit :

où et sont respectivement les constantes de propagation du mode fondamental et de gaine dans lequel la lumière sera couplée,  est le pas des micro-courbures.

Comme mentionné plus haut il est possible d'engendrer des pertes de propagation uniquement en appliquant un certain rayon de courbure à la fibre, cet effet peut être utilisé seul pour réaliser un capteur. Les pertes engendrées par le couplage aux modes d'ordres supérieurs étant faibles dans les fibres mono-modes, on peut avoir recours à une fibre multi-mode dans la zone sensible pour augmenter cet effet comme présenté sur la Figure 2. Ce capteur est une structure hybride formée par un segment de fibre mono-mode puis un de fibre multi-mode et de nouveau un de fibre mono-mode. L'injection dans la fibre multi-mode par la fibre mono-mode va produire l'injection dans différents modes dépendant du type de fibre multi-mode (gradient d'indice ou saut d'indice) et du positionnement relatif des deux fibres. L'effet d'une ou plusieurs courbures va donc changer l'intensité transporter par chaque mode. Pour finir le passage dans la fibre mono-mode ne va sélectionner que la lumière transportée par les premiers modes. La sensibilité de la structure hybride est largement supérieure, comme le montre la Figure 2, à celle de la structure composée uniquement de fibre mono-mode.

d'après [ ].

Les capteurs à base d'une ou plusieurs courbures peuvent être utilisés pour des mesures de :

• Déplacement. En laissant libre un des deux blocs.

• Pression. En utilisant une membrane élastique pour le déplacement d'un des deux blocs [ ].

• Contrainte. Plusieurs configurations sont possibles avec une seule courbure pour une fibre maintenue sur la pièce à mesurer ou des micro-courbures dont l'écartement entre les blocs est lié à déformation à détecter [ ], [ ].

• Vibration. Un des deux blocs est relié à une masse subissant l'accélération provoquant son déplacement [ ].

• Température. En utilisant les propriétés thermiques des divers matériaux utilisés [ ].