Conception d'un système laser de mesures de déplacements par interférométrie à rétroinjection optique dans le cas de feedbacks faible et modéré

Conception of a laser displacement sensor using optical feedback interferometry under weak and moderate regimes

• Auteur / Autrice : Caroline Bès
• Direction : Thierry Bosch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-ondes, électromagnetisme et optoélectronique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contrôle non destructif

Capteurs (technologie)

Kalman, Filtrage de

Diodes laser

Mots clés libres

Analyse vibratoire

Self-mixing

Mesure de déplacements

Résumé

L'utilisation des lasers est répandue dans le domaine de l'instrumentation. Cependant, le fonctionnement de tels dispositifs peut être perturbé par le phénomène de rétroinjection optique (ou self-mixing) auquel est soumis la diode laser. Cette sensibilité du laser au faisceau optique de retour offre de nombreux avantages, notamment pour la mesure de déplacements. Les capteurs basés sur ce principe présentent l'avantage d'être compact, sans contact, et autoalignés. Après une analyse théorique, un modèle comportemental complet du self-mixing est présenté. Un capteur a été conçu afin de pouvoir fonctionner dans les cas les plus répandus expérimentalement, à savoir un feedback faible puis modéré. Deux algorithmes ont ensuite été développés de manière à traiter le signal pour ces différents feedbacks. Ce nouveau capteur permet également de reconstruire des déplacements aléatoires de cibles. Il a de plus, été testé sur un montage mécanique utilisé pour l'analyse de revêtements amortissants.

Optical feedback interferometry, also known as the self-mixing effect, is similar to conventional two-beam interferometry but without any auxiliary bulk. When a small fraction of the backscattered laser beam from diffusely-reflecting surfaces re-enters the laser cavity, its spectral properties are affected. This generates a variation in the laser optical power, resulting in self-mixing which has been demonstrated to be suitable for sensing applications. A high-level behavioural model has been proposed to represent this phenomenon. A displacement sensor based on this principle has thus been designed to operate under weak and moderate feedback regimes. Two algorithms have also been developed in order to process the resulting signals, rendering the sensor capable of reconstructing random displacements. This have been verified on damped anti-vibration coatings via modal analysis.