Des matériaux et processus pour les capteurs de contrainte
Les fibres optiques, transparentes, souples et de très petit diamètre, sont faites de verre (silice) ou de plastiques (polymères). Elles sont très utilisées par la médecine et dans l'industrie, par exemple pour les communications et la détection. Les câbles optiques en polymères sont moins coûteux et plus souples que ceux en silice. Ils peuvent aussi supporter des contraintes supérieures, et sont donc particulièrement utiles pour les capteurs en fibres optiques à réseaux de Bragg. Le cœur de ces capteurs à réseaux est le siège de perturbations des indices de réfraction, qui agissent sur la lumière et permettent de mesurer les contraintes. Les scientifiques du projet POGS («Polymer grating sensors»), financé par l'UE, ont repoussé les limites du domaine, améliorant la technique des fibres en polymère à réseaux de Bragg utilisées comme capteurs. La modélisation et le développement ont porté sur des fibres en polymère micro-structurées, conduisant à un système de gravure pour fabrique les fibres utilisées durant le projet. Il s'agissait des premières fibres micro-structurées en polymère dopé au benzyle diméthyle cétal (BDK). La gravure des réseaux de Bragg a été possible grâce à la création d'un dispositif sophistiqué. La gravure se fait par balayage horizontale de la fibre optique en polymère à l'aide d'un laser UV, au lieu d'utiliser un balayage vertical à travers un masque de phase. Cette méthode a plusieurs avantages, dont un alignement aisé et une plus grande longueur de gravure. Les réseaux gravés dans des fibres micro-structurées en polymère dopé au BDK ont montré une photosensibilité élevée aux UV, 13 minutes suffisant pour obtenir une réflectivité de 99 %. Les résultats ont été présentés dans une revue à comité de lecture. L'évaluation de la stabilité à long terme des réseaux a conduit à de nouveaux résultats et informations, et à une autre publication. Cependant, les fibres optiques en polymères sont bien plus difficiles à couper que celles en silice, à cause de leur viscoélasticité. Il fallait jusque-là un ensemble de composants électroniques et de contrôleurs, coûteux et confiné au laboratoire. Le projet POGS a mis au point une nouvelle méthode bien plus portable et approchant la simplicité du système de coupe des fibres en silice. Ce dispositif évite d'avoir à polir le bout coupé de la fibre avant de le relier à un équipement. Le projet a largement amélioré la compréhension du processus de gravure pour fabriquer des capteurs en fibres optiques à réseaux de Bragg, et mis au point une technique pour couper les câbles fabriqués. Des négociations sont en cours pour commercialiser la technique.
Mots‑clés
Capteurs de contrainte, fibres optiques en polymères, silice, fibres optiques à réseaux de Bragg, capteurs à réseaux
