[la fibre technique #17]
Effet Raman

Pas marrant l’effet Raman ? Vilain l’effet Brillouin ? Mais non ça va aller, avec l’effet Rayleigh 😉 Petit retour aux sources concernant les ondes pour avoir les idées plus claires sur les #capteurs optiques 👇

En #télécommunications optiques, on distingue 2 régimes de propagation :
👉 Quand la puissance de la source est suffisamment faible pour considérer que la valeur de l’indice du matériau est invariante pour une longueur d’onde donnée, on parlera d’effet « linéaire ».
👉 Quand la puissance de la source est importante -ce qui devient le majoritairement le cas actuellement- alors la valeur de l’indice varie avec la puissance transmise. On parlera alors d’effet « non linéaire ». Effets non linéaires qui dépendent donc de facto de la puissance optique guidée.

La non-linéarité de l’indice de réfraction -liée à l’effet Kerr- est à l’origine de plusieurs phénomènes :
➡️ l’auto-modulation de phase : SPM
➡️ la modulation de phase croisée : XPM
➡️ et le mélange à quatre ondes : FWM.

Mais il existe un autre effet non-linéaire dans les #fibres optiques : la diffusion inélastique. Ce phénomène se traduit par l’apparition de signaux de longueurs d’ondes différentes de celle de la lumière incidente par transfert d’énergie des photons.

Ces interactions lumière-matière sont de deux types :
❎ la diffusion stimulée Brillouin (SBS)
❎ et la diffusion stimulée Raman (SRS).

🔭 La diffusion RAMAN, découverte en 1928 par un physicien indien, est un phénomène qui a des applications et des implications dans le domaine des fibres optiques mais aussi des capteurs de température repartie. C’est une diffusion inélastique de photons pendant laquelle un échange d’énergie se produit entre la matière de la fibre et la lumière qui y circule.

Or, dans cette diffusion inélastique :
✳️ l’énergie perdue par les photons, transférée à la fibre, génère une longueur d’onde plus basse appelée Stokes.
✳️ et l’énergie gagnée par les photons, provenant de la fibre, génère une longueur d’onde plus haute nommé Anti-Stokes.

Ce qui engendre deux fréquences de part et d’autre de l’onde incidente, avec un même décalage absolu : le décalage Raman.
💡Un point essentiel pour l’application capteur réside dans la dépendance à la température du signal anti-Stokes, le signal Stokes étant quant à lui très peu sensible. Car le rapport des amplitudes Stokes Anti-Stokes dépend directement de la température et chaque mètre de fibre optique peut ainsi devenir un #capteur de température 🌡

L’occasion une nouvelle fois de rappeler toutefois que l’intégration dans son environnement et la structure du #câble restent cruciaux pour que le capteur capte -et fournisse- de bonnes réponses.