Brevet FR2951270A1 — publié le 20110415

CAPTEUR OPTIQUE D'ESPECES CHIMIQUES FONCTIONNANT DANS L'INFRAROUGE L'invention porte sur un capteur optique d'espèces chimiques, en particulier gazeuses, fonctionnant dans l'infrarouge et plus particulièrement dans l'infrarouge moyen (2 ù 5 pm). L'invention porte également sur un procédé de détection optique ù et plus précisément spectroscopique ù d'espèces chimiques, et notamment du CO2 gazeux. De nombreuses espèces chimiques peuvent être détectées en mesurant leur absorption dans l'infrarouge, et plus spécifiquement dans l'infrarouge moyen c'est à dire à des longueurs d'onde comprises entre 2 et 5 pm environ. La détection peut se faire, avantageusement, de manière différentielle, c'est à dire en mesurant à deux longueurs d'onde différentes l'intensité spectrale d'un rayonnement infrarouge ayant traversé une région de détection contenant l'espèce chimique à détecter. Le rayonnement infrarouge utilisé pour la détection peut être généré par une source thermique de type corps noir : voir par exemple les documents US2007/0279633 et US 6,114,700. Les sources de ce type sont généralement peu satisfaisantes en raison de leur faible brillance, de la difficulté que l'on rencontre à focaliser le rayonnement qu'elles émettent et de la largeur excessive de leur spectre d'émission par rapport à la bande spectrale utile. Charpentier et al. [1] ont proposé de réaliser un capteur optique de CO2 gazeux utilisant une source infrarouge, de type thermique, déportée. Dans ce capteur, la région de détection (qui peut être un réservoir géologique, ou tout autre environnement hostile pour les appareils électriques ou électronique) est éloignée de la source, le rayonnement infrarouge y étant transporté par une fibre optique en verre de chalcogénure : en effet, les fibres optiques les plus répandues, en SiO2 ne sont pas transparentes à des longueurs d'onde supérieures à 2 pm environ. Les fibres en fluorures présentent aussi une longueur d'onde de coupure trop faible. Le détecteur de rayonnement, permettant la mesure de l'intensité spectrale du rayonnement après que ce dernier ait traversé la région de détection, peut également être déporté, et couplé à ladite région de détection par l'intermédiaire d'une deuxième fibre optique en verre de chalcogénure. L'inconvénient de ce système est que les fibres optiques en verre de chalcogénure présentent une atténuation relativement importante, de l'ordre de 0,1-1 dB/m, ce qui aggrave les inconvénients précités des sources infrarouges de type thermique ([2, 3]). En pratique, le déport de la source de lumière est ainsi limité à une dizaine de mètres au plus. II est également connu (US2005/0269499) d'utiliser des diodes électroluminescentes comme sources de rayonnement infrarouge dans des capteurs optiques d'espèces chimiques. Le spectre du rayonnement émis par ces diodes varie fortement avec la température, ce qui rend la détection différentielle difficile et peu fiable. L'utilisation de lasers a également été proposée. Des lasers émettant dans l'infrarouge moyen peuvent prévoir, en tant que milieu actif, des ions de terres rares dans une matrice en verre de chalcogénure, éventuellement conformés en fibre optique : voir par exemple [4]. Ces lasers sont complexes à mettre en oeuvre, et couteux. L'invention vise à procurer un capteur optique et un procédé de détection optique d'espèces chimiques, et notamment du CO2 gazeux, ne présentant pas les inconvénients précités de l'art antérieur. Conformément à un premier aspect de l'invention, ce but peut être atteint par un capteur optique d'espèces chimiques comportant : une source fluorescente de rayonnement infrarouge incohérent, comprenant une matrice en verre de chalcogénure dopée par des ions de terre rare ; au moins un détecteur de rayonnement infrarouge pourvu d'un dispositif de sélection spectrale et agencé pour détecter le rayonnement émis par ladite source fluorescente, une zone de détection d'espèces chimiques étant prévue entre ladite source et ledit détecteur et une source de pompage émettant un rayonnement visible ou infrarouge adapté pour exciter la fluorescence desdits ions de terre rare. La source de pompage peut être, typiquement, un laser à semi-conducteur émettant dans le visible ou dans l'infrarouge proche (longueur d'onde inférieure à 1 pm). Ce dispositif se différencie de ceux connus de l'art antérieur principalement par le fait qu'il utilise une source de rayonnement infrarouge incohérent, exploitant la fluorescence d'ions de terre rare dispersés dans une matrice en verre de chalcogénure. Une telle source présente une brillance beaucoup plus élevée que les sources thermiques conventionnelles. Son spectre d'émission est suffisamment large pour permettre une détection différentielle des espèces chimiques cibles, sans l'être excessivement comme c'est le cas pour les sources thermiques. Contrairement aux diodes électroluminescentes, une telle source est très peu sensible aux variations de température ambiante, tant que celle-ci reste inférieure à la température de transition du verre, typiquement de l'ordre de 200 ù 350 °C, selon la composition de la matrice, et elle est beaucoup plus simple à mettre en oeuvre qu'un laser infrarouge. Avantageusement, ce capteur peut comporter également une fibre optique couplant ladite source de pompage à ladite source fluorescente, de manière à permettre leur dissociation spatiale. La source de pompage peut ainsi être déportée et éloignée de l'environnement ù potentiellement hostile ù dans lequel est réalisée la mesure. Alors que Charpentier et al. [1] avaient proposé de déporter la source de rayonnement infrarouge elle-même, et de transporter ce rayonnement par une fibre en verre de chalcogénure, l'invention propose de ne déporter que la source de pompage et de générer le rayonnement infrarouge in situ par une technique purement optique. L'avantage majeur est que le rayonnement de pompage peut être transporté par une fibre optique classique, en silice, dont les pertes optiques sont très faibles et permettent ainsi un déport de la source pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres, voire davantage. La source fluorescente de rayonnement infrarouge n'a pas besoin d'être déportée : il s'agit en effet d'un dispositif purement optique, insensible aux perturbations électromagnétiques et pouvant supporter des températures relativement élevées, comme expliqué plus haut. Selon différents modes de réalisation de l'invention : - Ledit détecteur de rayonnement infrarouge peut être pourvu d'un dispositif de sélection spectrale accordable, permettant de mesurer l'intensité spectrale du rayonnement infrarouge ayant traversé ladite zone de détection d'espèces chimiques à au moins deux longueurs d'onde différentes. - En variante, le capteur peut comporter au moins deux dits détecteurs de rayonnement infrarouge, pourvus chacun d'un dispositif de sélection spectrale accordé à une longueur d'onde différente. La matrice en verre de chalcogénure de ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge peut être du type Ge-Ga(In)-(Sb)-(Csl)-S(Se,Te), dopée par des ions trivalents d'au moins une terre rare à une concentration supérieure ou égale à 500 parties par million, et de préférence comprise entre 1000 et 3000 parties par million. - La matrice en verre de chalcogénure de ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge peut être dopée par des ions Dy3+ ou Pr3+ à une concentration supérieure ou égale à 500 parties par million, et de préférence comprise entre 1000 et 3000 parties par million, moyennant quoi ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge émet un rayonnement à 4,3 pm. - Ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge peut présenter une émission ayant une largeur spectrale à mi-hauteur comprise entre 200 et 800 nm. Ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge peut se présenter sous la forme d'un guide d'onde, et de préférence d'une fibre optique. Cela permet d'augmenter la brillance de la source et facilite la focalisation du rayonnement émis sur le détecteur. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le détecteur de rayonnement infrarouge est à son tour déporté. Là encore, on évite de transporter le rayonnement infrarouge sur des longues distances, ce qui introduirait des pertes élevées que nuiraient à la sensibilité de la détection. Un élément fluorescent (matrice en verre de chalcogénure dopée par des ions de terre rare) pompé par un rayonnement visible ou infrarouge proche, effectue une conversion vers les hautes énergies des photons infrarouges, qui peuvent ensuite être transportés par une fibre optique conventionnelle jusqu'à un détecteur déporté. Ce détecteur, opérant à des longueurs d'onde plus faibles, peut être beaucoup plus efficace que les détecteurs sensibles à l'infrarouge moyen. Plus précisément, dans un tel mode de réalisation préféré de l'invention, ledit détecteur de rayonnement infrarouge comporte : - un élément fluorescent agencé pour être éclairé par le rayonnement infrarouge émis par ladite source et ayant traversé ladite zone de détection d'espèces chimiques, ledit élément fluorescent comprenant une matrice en verre de chalcogénure dopé par des ions de terre rare dans laquelle lesdits ions, lorsqu'ils se trouvent dans un premier état excité, sont susceptibles d'absorber un photon dudit rayonnement, puis d'émettre un photon à longueur d'onde inférieure ; - une deuxième source de pompage émettant un rayonnement visible ou infrarouge adapté pour amener lesdits ions de terre rare dans ledit premier état excité ; et - une deuxième fibre optique couplant ledit élément fluorescent à un détecteur de rayonnement, de manière à permettre leur dissociation spatiale. Un tel capteur peut comprendre également un deuxième détecteur de rayonnement infrarouge qui comporte : un deuxième élément fluorescent agencé pour être éclairé par le rayonnement infrarouge émis par ladite source et ayant traversé ladite zone de détection d'espèces chimiques, ledit élément fluorescent comprenant une matrice en verre de chalcogénure dopé par des ions de terre rare dans laquelle lesdits ions, lorsqu'ils se trouvent dans un premier état excité, sont susceptibles d'absorber un photon dudit rayonnement, puis d'émettre un photon à longueur d'onde inférieure ; une troisième source de pompage émettant un rayonnement visible ou infrarouge adapté pour amener lesdits ions de terre rare dans ledit premier état excité ; et une troisième fibre optique couplant ledit élément fluorescent à un deuxième détecteur de rayonnement ; chacun des deux dits détecteurs de rayonnement infrarouge étant pourvu d'un dispositif de sélection spectrale respectif, accordé à une longueur d'onde différente, pour filtrer le rayonnement infrarouge incident sur l'élément fluorescent respectif. Ledit ou chaque élément fluorescent peut être couplé à sa source de pompage par une fibre optique respective. Avantageusement, la matrice en verre de chalcogénure de ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge peut être dopée par des ions Dy3+ ou Pr3+, moyennant quoi ladite source émet un rayonnement à 4,3 pm ; et la matrice en verre de chalcogénure dudit ou de chaque élément fluorescent du capteur peut être dopée par des ions Er 3+ Ledit ou chaque élément fluorescent peut se présenter sous la forme d'un guide d'onde, et de préférence d'une fibre optique. La ou les fibres optiques reliant ledit ou chaque élément fluorescent à la source de pompage et au détecteur de rayonnement respectifs peuvent être des fibres en silice. Un autre objet de l'invention est un procédé de détection d'une espèce chimique par mesure de l'absorption, à au moins deux longueurs d'onde distinctes, du rayonnement infrarouge incohérent émis par fluorescence par des ions de terre rare dans une matrice en verre de chalcogénure. Avantageusement : - ledit rayonnement infrarouge incohérent peut présenter une largeur spectrale à mi-hauteur comprise entre 200 et 800 nm et une longueur 15 d'onde de 4,3 nm ; et - ladite espèce chimique peut être le CO2 gazeux. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement : 20 - La figure 1, un capteur optique d'espèces chimiques selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2, un capteur optique d'espèces chimiques selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 3, un capteur optique d'espèces chimiques selon 25 un troisième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 4, un diagramme de niveaux d'énergie illustrant la conversion vers les hautes énergies des photons infrarouges mise en oeuvre dans le capteur de la figure 3 ; La figure 5, un capteur optique d'espèces chimiques selon 30 un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et - Les figures 6A et 6B, des graphiques obtenus par des mesures expérimentales démontrant l'utilisation du rayonnement infrarouge incohérent émis par fluorescence par des ions de terre rare dans une matrice en verre de chalcogénure pour la détection optique du CO2 gazeux. Le capteur de la figure 1 comporte une source de rayonnement infrarouge se présentant sous la forme d'une fibre optique 3 en verre de chalcogénure, dopée par des ions, en particulier trivalents, de terres rares. La longueur de la fibre peut être de quelques centimètres, par exemple comprise entre 1 et 20 cm. Au sens large, un chalcogénure est un composé chimique consistant en au moins un atome de chalcogène autre que l'oxygène et au moins un atome d'un élément plus électropositif. Les chalcogènes sont les éléments du groupe 16 du tableau périodique, à savoir : O, S, Se, Te, Po; les oxydes ne sont pas considérés comme des chalcogénures. Les verres de chalcogénures sont des matériaux amorphes constitués de chalcogénures. Ils sont caractérisés par leur transparence dans l'infrarouge, et pour cette raison ils sont utilisés pour réaliser des fibres optiques opérant dans cette région du spectre. II est connu de doper des verres de chalcogénures avec des terres rares, qui présentent une émission par fluorescence dans la région de transparence de ces matériaux. La référence [2] décrit d'une manière générale les propriétés et applications des verres de chalcogénures. Les références [3] et [5] traitent plus spécifiquement des fibres optiques en verres de chalcogénures dopées par des terres rares. Le document FR 2 771 405 divulgue des compositions de verres de chalcogénures présentant des propriétés optiques particulièrement favorables. La fibre optique 3 peut être réalisée en un verre de chalcogénure de type Ge-Ga(In)-(Sb)-(Csl)-S(Se, Te), où les éléments entre parenthèses peuvent être présents ou absents. Dans l'exemple de la figure 1, ladite fibre est réalisée en Ge5Ga20Sb10S65 dopé par des ions de Dy3+ à une concentration supérieure à 500 parties par million (ppm), et de préférence comprise entre 1000 et 3000 ppm. Un niveau de concentration aussi élevé permet la réalisation d'une source de rayonnement particulièrement compacte [6]. Des ions de Pr3+ pourraient aussi être utilisés en remplacement du Dy3+ Pompée optiquement à 920 nm, la fibre 3 émet une fluorescence présentant un pic à 4,3 pm et une largeur de bande de l'ordre de 250 nm. Cela convient particulièrement bien à la détection du CO2 gazeux, qui présente justement un pic d'absorption à 4,3 pm Le pompage à 920 nm de la fibre 3 est assuré par le laser à semiconducteur 1. Avantageusement, ce laser est déporté, et couplé à la fibre optique en verre de chalcogénure 3 par l'intermédiaire de la fibre optique 2, de type « conventionnel » et typiquement en silice. Cette fibre 2 présente des pertes extrêmement faibles, et peut donc avoir une longueur de plusieurs dizaines ou centaines de mètres, voire de plusieurs kilomètres. Le rayonnement infrarouge émis par la fibre 3 traverse une zone de détection contenant les espèces chimiques à détecter (par exemple, du CO2), puis est focalisé par une lentille 4 sur un détecteur de rayonnement 5. La lentille 4 est réalisée en matériau transparent dans l'infrarouge : chalcogénure, CaF2, ZnSe, Saphir ; elle pourrait être remplacée par un miroir concave. Le détecteur 5, de type pyroélectrique ou photoconducteur en PbSe, est équipé d'un filtre spectral accordable 50 (par exemple, le filtre LFP-3950L-337 de Infratec). En agissant sur le filtre spectral 50 il est possible de mesurer l'intensité spectrale du rayonnement incident sur le détecteur 5 à deux longueurs d'ondes différentes (ou plus). Cela permet, selon le principe de la détection spectrale différentielle, de déterminer la concentration d'une espèce chimique absorbante à l'intérieur de la zone 6. La figure 2 montre un capteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention comportant deux détecteurs de rayonnement infrarouge 5', 5" et deux filtres interférentiels passifs (non accordables) respectifs, 50', 50", transparents à des longueurs d'onde différentes. Le rayonnement issu de la fibre 3 est focalisé sur ces capteurs par un couple de miroirs concaves 40. La figure 3 illustre un mode de réalisation préféré du capteur de l'invention, permettant de déporter la quasi-totalité des composants électriques, électroniques ou optoélectroniques, y compris ceux utilisés pour capter le rayonnement infrarouge ayant traversé la région de détection. Dans ce capteur, le détecteur 5 fonctionne sur le principe de la conversion vers les hautes énergies des photons infrarouges. La lentille 4 focalise le rayonnement infrarouge, filtré par le filtre accordable 50, sur une deuxième fibre optique en verre de chalcogénure 510, dopée avec des ions de terre rare. Lorsqu'ils se trouvent dans un premier état excité, d'énergie El, ces ions peuvent absorber un photon de ce rayonnement pour atteindre un deuxième état excité, d'énergie E2. Puis, ils retournent à l'état fondamental E0 en émettant un photon visible ou dans le proche infrarouge (longueur d'onde supérieure à 1 pm, par exemple). Cela est représenté sur la figure 4, où « a » indique le pompage du niveau E0 au niveau El, « b » l'absorption d'un photon infrarouge et « c » l'émission spontanée d'un photon visible ou proche infrarouge. La fibre optique en verre de chalcogénure 510 peut, par exemple, être dopée par des ions Er3+ et être pompée à 980 nm. Le rayonnement de pompage, émis par le laser à semiconducteur 530, est acheminé vers la fibre en verre de chalcogénure 510 par une fibre optique conventionnelle 520. Cette même fibre optique, ou une fibre séparée, est aussi utilisée pour acheminer le rayonnement émis par fluorescence E2-El vers un détecteur 540. Le laser 530 et le détecteur 540 peuvent ainsi être déportés. Un autre avantage de ce schéma est que le détecteur 540, sensible dans le proche infrarouge (ou le visible) peut présenter une efficacité supérieure à celle du détecteur 5 pour l'infrarouge moyen. La bande de la transition « b » doit être suffisamment large, et se superposer suffisamment à la bande d'émission de la fibre 3, pour permettre une détection différentielle des espèces chimiques contenues dans la zone 6. Le filtre 50, du type accordable, peut être situé avant la fibre 510, comme représenté sur la figure. Il n'est pas possible de le disposer juste avant le détecteur 540, car la conversion de fréquence détruit l'information spectrale. Ce filtre accordable demeure donc le seul composant électrique/électronique du détecteur à ne pas être déporté. Deux possibilités existent pour déporter véritablement tous les éléments électriques du détecteur. La première consiste à utiliser, à la place du filtre accordable 50, un filtre passif (non accordable). Cela implique de mesurer l'intensité 2951270 i0 spectrale à une seule longueur d'onde, et renoncer ainsi à une détection différentielle. Néanmoins, cette solution présente l'avantage de la simplicité, et est acceptable lorsqu'il s'agit de détecter une concentration relativement importante d'espèces chimiques, sans qu'une évaluation quantitative de ladite 5 concentration ne soit exigée. La deuxième possibilité consiste à dédoubler le système de conversion en fréquence, en utilisant deux détecteurs infrarouges 5', 5", c'est à dire deux éléments fluorescents 510', 510" pourvus chacun d'une source de pompage 540', 540" (en fait, une source de pompage commune peut aussi être 10 utilisée), d'un détecteur optique 530', 530" et d'une fibre de couplage 520', 520". Un tel système, dont la complexité demeure acceptable pour la plupart des applications, est illustré sur la figure 5. La figure 6A montre la variation de l'intensité spectrale lk du rayonnement infrarouge émis par la fibre 3 de la figure 1 ayant traversé une 15 zone de détection 6 d'une longueur typique de 1 à 10 cm (mais des longueurs plus élevées peuvent également être utilisées) contenant une concentration de CO2 qui varie entre 450 et 4150 ppm. La figure 6B montre la transmittance T en fonction de la longueur d'onde X, obtenue en comparant les spectres du rayonnement infrarouge ayant traversée une zone de détection contenant du 20 CO2 à cinq niveaux de concentration différents avec un spectre obtenu en l'absence de CO2. On peut voir que le rapport signal sur bruit est excellent. Les spectres de la figure 6A ont été obtenus à l'aide d'un monochromateur. Cependant, pour la détection du CO2 il est suffisant de 25 mesurer i à deux longueurs d'onde X et ~.2; comme on peut le voir sur la figure 6A, le rapport I2,(X1)/l (X2), ainsi que la différence 12,(a,2)-Ix (XI), varie avec la concentration de CO2 et permet donc de la déterminer, moyennant un calibrage préalable. L'invention peut aussi mettre en oeuvre des techniques 30 d'optique intégrée. Dans ce cas, les fibres optiques, tant en verre de chalcogénures que « conventionnelles », ou au moins certaines d'entre elles, peuvent être remplacées par des guides d'onde planaires. L'utilisation d'éléments fluorescents ne formant pas des guides d'onde peut être envisagée, Il mais l'utilisation de structures réalisant un confinement du rayonnement est généralement très avantageuse. Références : [1] Charpentier et al. « Infrared monitoring of underground CO2 storage using chalcogenide glass fibers », Optical Materials, Vol. 31, n°3, Janvier 2009, pages 496-500. [2] D. Lezar « Chalcogenide glasses ù survey and progress", Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, Vol. 5, n°1, Mars 2003, pages 23 ù 34. [3] J. S. Shangera et al. « Application of chalcogenide glass optical fibers at NRL », Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, Vol. 3, n°3, Septembre 2001, pages 627 ù 640. [4] T. Schweitzer et al. «Fabrication and spectroscopy of erbium doped gallium lanthanum sulphide glass fibres for mid-infrared laser applications », Optics Express, Vol. 1, n°4, 18 Août 1997, pages 102 ù 107. [5] B. Cole et al. «Rare-earth doped selenide glasses and fibers for active applications in the near and mid-IR », Journal of Non-Crystalline Solids 256&257 (1999), pages 253 ù 259. [6] V. Moizan, « Etude de l'amplification laser en bande Il dans les fibres de verres chalcogénures », Thèse, Université de Rennes Il, 29 septembre 2008. REVENDICATIONS1. Capteur optique d'espèces chimiques comportant : une source fluorescente de rayonnement infrarouge incohérent (3), comprenant une matrice en verre de chalcogénure dopée par des ions de terre rare ; - au moins un détecteur de rayonnement infrarouge (5) pourvu d'un dispositif de sélection spectrale (50) et agencé pour détecter le rayonnement émis par ladite source fluorescente, une zone de détection (6) d'espèces chimiques étant prévue entre ladite source et ledit détecteur ; et - une source de pompage (1) émettant un rayonnement visible ou infrarouge adapté pour exciter la fluorescence desdits ions de terre rare. 2. Capteur optique d'espèces chimiques selon la revendication 1, comportant également une fibre optique (2) couplant ladite source de pompage à ladite source fluorescente. 3. Capteur optique d'espèces chimiques selon la revendication 2 dans lequel ladite fibre optique (2) est une fibre en silice. 4. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit détecteur de rayonnement infrarouge est pourvu d'un dispositif de sélection spectrale accordable (50), permettant de mesurer l'intensité spectrale du rayonnement infrarouge ayant traversé ladite zone de détection d'espèces chimiques à au moins deux longueurs d'onde différentes. 5. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications 1 à 3, comportant au moins deux dits détecteurs de rayonnement infrarouge (5', 5"), pourvus chacun d'un dispositif de sélection spectrale (50', 50") accordé à une longueur d'onde différente. 6. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la matrice en verre de chalcogénure de ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge (3) est du type Ge-Ga(In)-(Sb)-(Csl)-S(Se,Te), dopée par des ions trivalents d'au moins une terre rare à une concentration supérieure ou égale à 500 parties par million, et de préférence comprise entre 1000 et 3000 parties par million. 7. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la matrice en verre de chalcogénure de ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge (3) est dopée par des ions Dy 3+ ou Pr3+ à une concentration supérieure ou égale à 500 parties par million, et de préférence comprise entre 1000 et 3000 parties par million, moyennant quoi ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge émet un rayonnement à 4,3 pm. 8. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge (3) présente une émission ayant une largeur spectrale à mi-hauteur comprise entre 200 et 800 nm. 9. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge (3) se présente sous la forme d'un guide d'onde, et de préférence d'une fibre optique. 10. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit détecteur de rayonnement infrarouge comporte : - un élément fluorescent (510) agencé pour être éclairé par le rayonnement infrarouge émis par ladite source et ayant traversé ladite zone de détection d'espèces chimiques, ledit élément fluorescent comprenant une matrice en verre de chalcogénure dopé par des ions de terre rare dans laquelle lesdits ions, lorsqu'ils se trouvent dans un premier état excité, sont susceptibles d'absorber un photon dudit rayonnement, puis d'émettre un photon à longueur d'onde inférieure ; une deuxième source de pompage (530) émettant un rayonnement visible ou infrarouge adapté pour amener lesdits ions de terre rare dans ledit premier état excité ; et une deuxième fibre optique (520) couplant ledit élément fluorescent à un détecteur de rayonnement (540). 11. Capteur optique d'espèces chimiques selon la revendication 10, comprenant également un deuxième détecteur de rayonnement infrarouge (5") qui comporte :- un deuxième élément fluorescent (510") agencé pour être éclairé par le rayonnement infrarouge émis par ladite source et ayant traversé ladite zone de détection d'espèces chimiques, ledit élément fluorescent comprenant une matrice en verre de chalcogénure dopé par des ions de terre rare dans laquelle lesdits ions, lorsqu'ils se trouvent dans un premier état excité, sont susceptibles d'absorber un photon dudit rayonnement, puis d'émettre un photon à longueur d'onde inférieure ; - une troisième source de pompage (530") émettant un rayonnement visible ou infrarouge adapté pour amener lesdits ions de terre rare dans ledit premier état excité ; et - une troisième fibre optique (520") couplant ledit élément fluorescent à un deuxième détecteur de rayonnement (540") ; chacun des deux dits détecteurs de rayonnement infrarouge (5', 5") étant pourvu d'un dispositif de sélection spectrale respectif (50', 50"), accordé à une longueur d'onde différente, pour filtrer le rayonnement infrarouge incident sur l'élément fluorescent respectif. 12. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications 10 ou 11, dans lequel ledit ou chaque élément fluorescent (510, 510', 510") est couplé à sa source de pompage (530, 530', 530") par une fibre optique respective (520, 520', 520"). 13. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel : - la matrice en verre de chalcogénure de ladite source fluorescente de rayonnement infrarouge (3) est dopée par des ions Dy3+ ou Pr3+, moyennant quoi ladite source émet un rayonnement à 4,3 pm ; et - la matrice en verre de chalcogénure dudit ou de chaque élément fluorescent (510, 510', 510") du capteur est dopée par des ions Er3+ 16. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel ledit ou chaque élément fluorescent (510, 510', 510") se présente sous la forme d'un guide d'onde, et de préférence d'une fibre optique. 17. Capteur optique d'espèces chimiques selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel la ou les fibres optiques reliant ledit ouchaque élément fluorescent (510, 510', 510") à la source de pompage (530, 530', 530") et au détecteur de rayonnement (540, 540', 540") respectifs sont des fibres en silice. 16. Procédé de détection d'une espèce chimique par mesure de l'absorption, à au moins deux longueurs d'onde distinctes (2 i, 2.2), du rayonnement infrarouge incohérent émis par fluorescence par des ions de terre rare dans une matrice en verre de chalcogénure (3). 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel : - ledit rayonnement infrarouge incohérent présente une largeur spectrale à mi-hauteur comprise entre 200 et 800 nm et une longueur d'onde de 4,3 nm ; et - ladite espèce chimique est le CO2 gazeux.15