Les capteurs à fibre optique pourraient décupler leur performance

Simon Zaslawski, Zhisheng Yan et le professeur Luc Thévenaz © 2020 EPFL / Alain Herzog

Simon Zaslawski, Zhisheng Yan et le professeur Luc Thévenaz © 2020 EPFL / Alain Herzog

Utilisés pour détecter des incendies dans des tunnels, des fuites dans des pipe-lines ou des glissements de terrains, les capteurs à fibre optique pourraient fournir des mesures encore plus précises et plus rapides.

Des chercheurs de l’EPFL ont développé un système d’encodage et de décodage qui devra permettre aux capteurs à fibre optique de fournir des informations jusqu’à 100 fois plus rapidement, et dans un rayon plus large. «Contrairement aux capteurs ponctuels, comme ceux d’un thermomètre par exemple, les capteurs à fibre optique ont l’avantage d’effectuer des mesures tout le long de la fibre, et non pas à un seul point», explique Luc Thévenaz, professeur à la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur et à la tête du Groupe pour la fibre optique (GFO). «Mais depuis quelques années, leur performance ne s’est guère améliorée».

Des capteurs très utilisés dans le domaine de la sécurité

Pourtant, ces capteurs sont très utilisés afin d’assurer la sécurité de dispositifs et d’installations, par exemple le long des conduites pour détecter des fuites, sur des grandes structures pour mesurer d’éventuelles déformations, ou encore sur des pentes naturelles afin d’anticiper des glissements. Ils fournissent en particulier des mesures de température partout où la fibre est placée, donnant ainsi une carte précise de la chaleur du lieu, et donc des incidents, sur des dizaines de kilomètres.

Améliorer la qualité des signaux

En collaboration avec l’Université des Postes et Télécommunications de Pékin, les chercheurs du Groupe pour la fibre optique de l’EPFL ont développé un nouveau système pour encoder et décoder les informations qui circulent dans les fibres optiques afin de rendre les capteurs plus performants. Il permet de recevoir des signaux de plus grande énergie et de les décoder plus rapidement. Avec, en conséquence, des mesures plus rapides et sur une distance plus large. Leurs résultats sont publiés dans Nature Communications.

Un fonctionnement similaire à celui d’un écho

Selon les concepteurs de la technique Zhisheng Yang, post-doctorant au GFO et Simon Zaslawski, doctorant également au Groupe pour la fibre optique, le principe pour sonder ces fibres optiques est similaire à celui d’un écho. En effet, lorsque vous criez, un son vous revient en retour. Mais si vous chantez une chanson, et non plus un seul son, les sons qui vous reviendront en retour seront complètement mélangés. Il faut donc trouver une « clé » à appliquer à ces sons pour qu’ils redeviennent audibles. Dans le cas des fibres optiques, ce ne sont pas des sons, mais des impulsions de lumière qui sont envoyées dans la fibre par un instrument. Des signaux reviennent, qu’un appareil décode, pour les transformer en informations.

Afin d’améliorer la performance des capteurs, les scientifiques ont groupé les impulsions en séquence pour intensifier les signaux qui venaient en retour, tout en étant confrontés au même problème que pour l’écho, à savoir de trouver une « clé » qui rendrait ces signaux lisibles. Ils ont développé pour cela une manière de coder l’information envoyées dans la fibre, qui tient compte des imperfections à surmonter. Ils utilisent pour cela un type spécifique d’algorithmes, dits génétiquement optimisés. «Contrairement à d’autres techniques, limitées ou onéreuses, la nôtre implique simplement d’ajouter un logiciel au dispositif existant, sans le complexifier, ni modifier les capteurs», conclut le professeur.

Collaboration : Beijing University of Posts and Telecommunications

Financement

Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique, China Scholarship Council


Auteur: Clara Marc
Source: EPFL