Capteurs de déplacement à fibre optique à modulation d'intensité basée sur la présence de désalignements entre fibres monomodes

Abstract

Ces présents travaux de recherche portent sur le développement de nouveaux capteurs de déplacements à fibre optique monomode a modulation d'intensité causée par la présence de désalignements entre les fibres. À partir d'un fondement théorique rigoureux, des nouveaux principes de fonctionnement de capteurs sont développes. Des modèles analytiques d'efficacité de couplage optique entre faisceaux gaussiens sont utilisés. Un modèle basé sur une expression plus juste du mode de propagation fondamental de la fibre monomode et sur le phénomène de propagation d'un champ optique dans l'air libre est aussi développé à l'aide de la méthode de l'intégrale de recouvrement. Les performances expérimentales de deux capteurs sont évaluées et des directives de conception sont proposées. Ces capteurs sont caractérisés par un comportement linéaire, des possibilités de mesure multidimensionnelle, des performances adaptables a différentes applications et l'évitement des désavantages classiques des capteurs à modulation d'intensité. Une étude principalement théorique de quelques autres solutions est également réalisée.

The present research work relates to the development of novel fiber optic displacement sensors based on intensity modulation caused by the presence of misalignments between single-mode fibers. Starting from a rigorous theoretical base, working principles of new sensors are developed. Analytical models for the optical coupling efficiency of gaussian beams are used. A model based on a better expression of the fundamental propagation mode of single-mode fibers and on the optical field propagation phenomenon is developed using the overlap integral method. The experimental performances of two sensors are evaluated and design guidelines are proposed. These sensors are characterized by a linear behavior, possibilities of multidimensional measurement, adaptable performances to various applications and the avoidance of the classical drawbacks of intensity modulation based fiber optic sensors. A mainly theoretical study of other sensors is also achieved.