Etude et conception d'un capteur d'ondes acoustiques en milieu sous-marin à base de laser à fibre dopée

par Mohamed Tahar Souici

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Bernard Orsal et de Philippe Signoret.

Soutenue le 19-12-2014

à Montpellier 2 , dans le cadre de Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) , en partenariat avec Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier) (laboratoire) .

Le jury était composé de Bernard Orsal, Philippe Signoret, Laurent Robert, Joël Jacquet, Julien Perchoux, Bertrand Wattrisse.

Les rapporteurs étaient Laurent Robert, Joël Jacquet.

mots clés

• Capteur d'ondes acoustiques
• Laser à fibre dopée
• Réseaux de Bragg
• Sensibilité acousto-optique
• Bruit de mer
• Pression équivalente de bruit
• Capteurs (technologie)
• Lasers à fibre
• Ondes sonores

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la faisabilité d'un capteur d'ondes acoustiques à base de laser à fibre. Cet hydrophone doit permettre la détection de faibles fluctuations de pression hydrostatique rencontrées à des grandes profondeurs marines. Sous l'influence d'une perturbation acoustique le laser est étiré; ce qui change le pas du réseau de Bragg et ainsi sa fréquence d'émission. L'information est donc codée dans la fréquence de la lumière émise. Le bruit de fréquence intrinsèque du laser doit alors être le plus bas possible d'où l'importance de pouvoir le mesurer dans la bande de fréquence [DC-20kHz]. Ainsi, nous effectuons une étude approfondie des propriétés physiques de l'émission laser en terme de cohérence temporelle. La sensibilité d'un laser à fibre à la pression acoustique est insuffisante. Il est primordial de concevoir un amplificateur mécanique qui permettra d'augmenter le rapport signal sur bruit du capteur.

mots clés

• Fiber laser
• Acoustical sensor
• Deep sea
• Noise equivalent pressure

Titre traduit

Noise equivalent pressure of an novel acousto-optical system dedicated to Deep Sea

Résumé

This thesis focuses on the study of the feasibility of an acoustic wave sensor based on fiber laser. This hydrophone should allow the detection of low hydrostatic pressure fluctuations encountered in deep marine. Under the influence of an acoustic disturbance is stretched the laser; thereby changing the pitch of the Bragg grating and thus its transmission frequency. The information is coded in the frequency of the emitted light. The intrinsic frequency noise of the laser must be as low as possible so it is important to be able to measure in the frequency band of [DC-20KHz]. Thus we conduct a thorough study of the physical properties of the laser emission in terms of temporal coherence.The sensitivity of a fiber laser acoustic pressure is insufficient. It is essential to design a mechanical amplifier for to increase the signal to noise ratio of the sensor.