Brevet FR2576423A1 — publié le 19860725

La présente invention concerne les détecteurs optiques et vise en particulier les détecteurs utilisant des fibres optiques. Selon un premier aspect de la présente invention, il est proposé un détecteur optique comprenant une fibre optique rayonnante et au moins un capteur photosensible disposé de façon à capter la lumière émise par la fibre sur sa longueur pendant l'utilisation du détecteur, la sortie du cap- teur photosensible étant modifiée en cas d'interposition d'un objet, dont on désire détecter la présence, entre la fibre et ce capteur photosensible. Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un procédé pour détecter la présence d'un objet, consistant à émettre de la lumière par la longueur d'une fibre optique rayonnante, et à capter la lumière émise, l'amplitude de la lumière captée étant réduite par la pré- sence de l'objet entre la fibre et les moyens permettant de capter la lumière. Les fibres optiques sont, en général, conçues de façon à éviter, ou à réduire, l'émission d'énergie par leurs âmes. Les détecteurs optiques conventionnels utilisant de telles fibres fonctionnent de différentes manières et utilisent les propriétés suivantes de la fibre: la transpa- rence, l'émission par son extrémité, la vitesse de propagation finie, la sensibilité à des paramètres extérieurs (par exemplela pression, la tem- pérature, le champ magnétique) en relation avec les changements de phases, les variations d'amplitude, les variations de polarisation, la frangibilité et la flexibilité. Une fibre optique qui émet de l'énergie par sa longueur, plutôt que de la transmettre, peut également etre utilisée dans un détecteur op- tique. Dans ce but, on utilise une fibre rayonnante, ou à fuite, qui émet de la lumière dans son environnement et des capteurs éloignés de la fibre et répartis le long de cette dernière pour capter le signal émis. Dans le cas o un tel détecteur est utilisé comme détecteur de fumée, toute fumée interposée sur le trajet de transmission entre la fibre et un capteur produit une chute du courant de sortie du capteur photosen- sible qui est utilisée pour déclencher une alarme. Dans ce but, les cap- teurs sont reliés électriquement à un circuit d'alarme. Dans le cas-o un tel détecteur optique est utilisé pour détec- ter un intrus, ce dernier bloquera de façon similaire, le trajet de trans- mission entre la fibre et les capteurs et provoquera le déclenchement d'une alarme. Dans de tels dispositifs d'alarme, la fibre et les capteurs sont disposés de manière appropriée les uns par rapport aux autres et compte- tenu de l'environnement de façon à s'assurer que l'alarme est effectivement déclenchée par la présence éventuelle de l'agent de blocage approprié et que, dans le cas d'un dispositif d'alarme de présence d'un intrus, il ne soit pas possible de déterminer un trajet "sûr" à travers le réseau de capteurs. Les capteurs peuvent être constitués par des diodes photo- électriques ou par des réseaux de diodes que leur faible taille permet de dissimuler facilement. On notera que ces dispositifs d'alarme ne sont pas susceptibles d'être déclenchés par des signaux électriques trompeurs et qu'une rupture de la fibre provoquerait la mise en marche de l'alarme plutôt que son arrêt. Puisque les différents gaz absorbent le rayonnement optique à des longueurs d'ondes variées, le principe de base de l'utilisation d'une fibre optique rayonnante peut être étendu à la détection de polluants atmosphéri- ques spécifiques. Il faut pour celà utiliser une source d'énergie lumineuse, qui est envoyée dans la fibre, de longueurs d'ondes-choisies, et des cap- teurs photosensibles correspondants. Une telle application peut être étendue pour réaliser un spectromxtre. Dans ce but une fibre optique rayonnante est agencée de façon à traverser une chambre d'analyse dans laquelle un gaz inconnu peut être introduit. Des capteurs photosensibles sont disposés de façon à capter le signal émis par la fibre et leurs sorties respectives sont reliées à des circuits qui fournissent une indication de la chute de courant photoélectrique lorsque des gaz sont introduits et ainsi une détection de leur présence. Afin de pouvoir détecter la présence de plusieurs gaz diffé- rents avec le même dispositif, des capteurs sensibles à différentes longueurs d'ondes sont nécessaires et la fibre optique doit être capable d'émettre et de transmettre les différentes longueurs d'ondes, ou bien être constituée de plusieurs fibres optiques émettant chacune une longueur d'onde spécifi- que. La fibre optique rayonnante peut être de différents types. Elle peut être une fibre à mode unique fonctionnant à une valeur V inférieure à 1,5 et dans ce cas 50 Z de l'énergie passe par la gaine. La fibre peut également être concue de façon à posséder-des propriétés de mode de rayon- nement déterminées, ce qui est par exemple le cas des fibres fortement applaties. Il est également possible d'utiliser l'effet RAMAN dans les fi- brs, auquel cas la radiation émise diffère de la longueur d'onde transmise dont elle est décalée du premier décalage STOKES. Dans ce cas, la fibre doit pouvoir transmettre par son âme un signal de longueur d'onde supérieure à la longueur d'onde de coupure mais en dessous de la longueur d'onde de coupure du matériau de l'âme pour la longueur d'onde de RAMAN décalée. Par exemple, pour une fibre à mode unique à saut d'indice ayant une âme de 5,1 pm de diamètre (An = 5x10) fonctionnant à 1,3 um, une valeur V de 1,5 et avec une séparation de 60nm de la longueur d'onde du signal et du signal de pompage, la variation de l'énergie émise (en excluant la diffusion, l'absorption, etc.), pour le premier décalage de STOKES, sera de 5 %, cette énergie étant émise dans l'espace libre. REVENDICATIONS 1. Détecteur optique caractérisé en ce qu'il comprend une fibre optique rayonnante et au moins un capteur photosensible disposé de façon à capter la lumière émise par la fibre sur sa longueur pendant l'utilisation du détecteur, la sortie du capteur photosensible étant modifiée en cas d'interposition d'un objet, dont on désire détecter la présence, entre la fibre et ce capteur photosensible. 2. Détecteur optique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est utilisé pour détecter la fumée. 3. Détecteur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est utilisé pour détecter la présence d'intrus. 4. Détecteur selon l'une quelconque des revendications précéden- tes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'alarme qui sont déclen- chés en cas de chute du courant de sortie d'un capteur photosensible. 5. Détecteur optique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est conçu de façon à ce que de la lumière de différentes longueurs d'ondes puisse être émise et ceci afin de permettre la détection de diffé- rents gaz qui absorbent le rayonnement optique dans des longueurs d'ondes différentes. 6. Procédé pour détecter la présence d'un objet, consistant à émettre de la lumière par la longueur d'une fibre optique rayonnante, et à capter la lumière émise, l'amplitude de la lumière captée étant réduite par la présence de l'objet entre la fibre et les moyens permettant de cap- ter la lumière.