Interféromètrie à faible cohérence

Nous l'avons déjà mentionné au début de ce chapitre, pour que les franges d'un interférogramme soient visibles il faut que la différence de chemin optique entre les ondes soit inférieure à la longueur de cohérence de la source lc et vaut :

où  est la longueur d'onde centrale et  est la largeur spectrale de la source.

Typiquement, les diodes laser ont une longueur de cohérence comprise entre les dizaines de centimètres et les mètres, alors que pour les DEL (Diode ElectroLuminescente) elle varie entre les dizaines et les centaines de micromètre. En conséquence, en illuminant un interféromètre avec une source à faible cohérence, il est possible d'identifier la position pour laquelle la Différence de Chemin Optique (DCO) est nulle en cherchant la position où les franges ont la meilleure visibilité. On peut donc utiliser cette technique pour lever l'ambiguïté sur l'ordre des franges (i.e. déplacement réel du système de franges) qui est un problème récurent en interférométrie. Ainsi la plage de mesure est augmentée.

Il est possible de mesurer la DCO d'un interféromètre en utilisant la configuration de la Figure 12. Ce montage est constitué d'un double interféromètre, un pour la mesure et l'autre pour la référence, dont le deuxième à la possibilité de faire varier sa DCO propre. Pour mieux comprendre le rôle de ce deuxième interféromètre, étudions l'influence de la DCO variable du second interféromètre sur l'intensité vue par le détecteur. Si la DCO est proche de zéro des franges sont observées. Lorsque la DCO est augmentée au delà de la longueur de cohérence de la source les franges disparaissent. En continuant d'augmenter la DCO de façon à s'approcher de celle de l'interféromètre de mesure, des interférences peuvent alors réapparaître. Ces interférences sont obtenues entre les deux ondes suivantes et si leur déphasage est inférieur à la longueur de cohérence de la source :

• Onde 1 : l'onde prenant le long chemin de l'interféromètre de mesure et le petit chemin de l'interféromètre de référence.

• Onde 2 : l'onde prenant le petit chemin de l'interféromètre de mesure et le long chemin de l'interféromètre de référence.

En conséquence la visibilité des franges montre un maximum local, comme le montre la Figure 13, lorsque les interféromètres de mesure et de référence ont leurs DCO égales. Une fois la DCO déterminée, l'obtention du mesurande est immédiate .

Dans la pratique il existe différentes voies pour faire varier la DCO d'un interféromètre. Les méthodes les plus simples sont basées sur le déplacement d'un miroir, monté sur un platine motorisée de translation, afin de faire varier la longueur d'un des bras de l'interféromètre [ ]. Cette technique est simple et offre une large gamme de variation mais possède l'inconvénient d'être en espace libre. Il faut donc extraire la lumière de la fibre puis la réinjecter, ce qui est source de pertes et demande une bonne précision de positionnement des éléments optomécaniques. Il est toutefois possible de réaliser cette variation de longueur sans faire sortir la lumière de la fibre, pour cela la fibre est collée sur un élément piézoélectrique se dilatant ou se contractant en fonction du signal électrique appliqué. Cette technique a cependant une gamme de variation très limitée.