[la fibre technique #18]
Effet Brillouin

En #optique comme ailleurs, c’est mieux quand tout est clair. Alors pour ne pas rester dans le brouillard sur l’effet Brillouin, c’est par ici 👇

De par leurs caractéristiques les #capteurs optiques sont uniques. Car telle la lumière, une #fibre est traversée par :
〰 une onde, d’où la notion de longueur d’onde
☀ un flot de corpuscules, appelés photons.
Or, comme tout phénomène physique, la propagation génère de fait des effets : soit linéaires, soit non-linéaires. Et les effets dits « non-linéaires » engendrent des diffusions inélastiques : Raman (SRS) et Brillouin (SBS).

📳 Les diffusions Raman et Brillouin résultent de l’interaction entre photons et phonons.
Nous l’avions vu, une diffusion Raman (SRS) est liée à l’énergies perdue ou gagnée par les photons, qui produit un décalage entre des longueurs d’ondes basses (Stokes) et hautes (Anti-Stokes).
Une diffusion Brillouin (SBS) est due à l’influence des vibrations. Elle induit un décalage de fréquence entre l’onde incidente et l’onde diffusée et va ainsi créer trois ondes :
〰 une onde optique monochromatique dite « de pompe » (=laser)
〰 une onde rétro diffusée inférieure en fréquence à l’onde de pompe donc de type Stokes
〰 et une onde acoustique se propageant dans le sens de l’onde incidente

Les conséquences ?
1️⃣l’onde de pompe est diffusée par l’onde acoustique, qui agit comme un réseau mobile
2️⃣les ondes de pompe et Stokes créent une onde d’interférence qui, via une électrostriction, vient alimenter l’onde acoustique.

Il existe différentes techniques de mesures :
✳️distribuée, inspirée de la réflectométrie : B-OTDA : Brillouin Optical Time Domain Analysis
✳️avec variantes fréquentielles : B-OTFA
✳️ou en combinant une mesure de puissance Brillouin spontanée et une onde pulsée injectée : B-OTDR.

Les systèmes Brillouin sont utilisés pour des mesures de 🌡 seule, quand une grande précision de mesure est requise sur de longues portée, inaccessibles aux systèmes concurrents : étude environnementale, géothermie, supervision de canalisations pour le transport de gaz ou de pétrole, de digues ou d’égouts ou encore lignes haute-tension.

Quand température et contrainte sont mesurées, on peut alors suivre les qualités mécaniques d’ouvrages bétonnés, de digues de remblais, de canalisations, tout en donnant des informations thermiques indispensables au repérage de fuites ou de points chauds d’origines diverses. Exploitation de données qui pourront aussi assurer une gestion efficace de l’énergie dans les bâtiments.

Les systèmes de capteur de 🌡 répartie (= Distributed Temperature Sensors) sont ainsi utilisés dans l’industrie pétrolière et gazière, l’industrie chimique, la géothermie, ainsi que dans la distribution d’énergie.

Vous voulez en savoir plus ? Alors RDV au prochain post sur l’effet Rayleigh 😉