Brevet FR3031590A1 — publié le 20160715

Capteur à fibre optique Le domaine de l'invention est celui des capteurs à fibre optique. Plus précisément, il concerne des capteurs aptes à détecter une excitation à 5 proximité de la fibre, pouvant également localiser cette excitation le long de la fibre en environnement bruité. Ce type de capteur trouve de nombreuses applications en tant notamment que capteur de pression, permettant par la détection de modulation de la phase d'une onde optique de détecter des variations 10 d'environnement. Un des domaines d'application dans lequel, ce type de détection est particulièrement d'intérêt est la détection sous-marine. Et la détection sous-marine des ondes sonores est d'une importance fondamentale pour la surveillance des côtes et certaines applications militaires (ex. détection/identification des sous-marins et navires 15 de surface, les détections de plongeurs ou de drones ...) ainsi que pour des applications civiles (bioacoustique, contrôle de l'activité sismique sous-marine, détection de bruit dans l'environnement,...). A cette fin, les capteurs à fibre optique sont largement utilisés à la fois pour leur sensibilité et leur compacité. Les plus sensibles sont basés sur des réseaux de Bragg, actifs 20 (lasers) ou passifs, couplés à un transducteur mécanique qui convertit la pression radiale de l'onde acoustique en élongation de la fibre conduisant à un changement de phase ou de longueur d'onde optique. Les capteurs laser à fibre à contre-réaction distribuée (DFB-FL) sont capables de détecter le picostrain i.e. des variations relatives de AUL-10-12 comme décrit dans 25 l'article de « AlI-optical acoustic array for underwater surveillance", R. Bouffaron et al., PROCEEDINGS OF SPIE, Volume 8794, paper 8794-36, Fifth European Workshop on Optical Fibre Sensors, Krakow 2013 » Cependant, les capteurs et systèmes basés sur des réseaux de Bragg sont intrinsèquement sensibles aux variations de l'environnement 30 (typiquement température, pression statique), ce qui pose de fortes contraintes sur la conception des capteurs et/ou systèmes. D'autre part, pour détecter la modulation de phase optique associée, des mesures interférométriques précises doivent être effectuées, qui sont souvent une limitation à la mise en oeuvre pratique des systèmes, 35 en particulier lorsque la détection doit être exécutée dans un environnement 3031590 2 fluctuant. En effet, dans ce cas, des asservissements souvent lourds doivent être mis en oeuvre sur les interféromètres conventionnels pour maintenir la quadrature, c'est-à-dire, la condition de détection optimale qui permet de maximiser la sensibilité du capteur. Pour répondre aux besoins de ce type d'applications, nécessitant des sensibilités extrêmes à la grandeur à mesurer et une relative insensibilité aux perturbations environnementales du système de lecture, les Demandeurs ont proposé dans la demande de brevet FR 1302640 d'utiliser la grande sensibilité à un changement de phase fournie par l'holographie adaptative, obtenue par mélange à deux ondes, dans une valve optique à cristaux liquides, LCLV pour « Liquid Crystal Light Valve » en terminologie anglo-saxonne, connue dans l'état de la technique pour sa capacité à réaliser des hologrammes par transformation de la variation d'intensité d'une figure d'interférence en variation d'indice du cristal liquide, induisant ainsi une variation de phase optique. Typiquement, la LCLV comprend une fine couche de cristal liquide LC, typiquement d'épaisseur comprise entre 10 et 200 pm, disposée entre deux substrats, un des substrats comprenant un matériau photoconducteur PC apte à transformer la lumière provenant de N longueurs d'onde d'émission Ai en charge. Par exemple la couche de cristaux liquides est située entre un substrat de verre et un substrat consistant en un cristal photoconducteur, par exemple un cristal de BSO, sensible dans les longueurs d'onde bleu/vert, des électrodes étant déposées sur les substrats. Outre sa sensibilité, la bande-passante de ce dispositif de détection permet de filtrer les fluctuations lentes et de réaliser un capteur insensible aux variations des conditions environnementales. De plus, ce dispositif de détection est couplé à un capteur à fibre optique multimode, plus sensible à l'élongation qu'une fibre monomode, permettant par conséquent de simplifier la partie sensible, voire de s'affranchir du transducteur. Cette solution présente néanmoins un inconvénient résidant dans le fait que le coeur de l'interféromètre est une valve optique à cristaux liquides ne permettant pas d'optimiser indépendamment l'écriture et la lecture de l'hologramme (adapté la longueur d'onde de travail par exemple), ni d'insérer une étape de traitement du signal dans l'interféromètre. 3031590 3 Pour pallier les inconvénients précités, les Demandeurs proposent un nouveau capteur à fibre optique utilisant de l'holographie digitale, remplaçant et dissociant ainsi la valve à cristal liquide par une caméra et un modulateur spatial de lumière à cristal liquide. 5 Plus précisément, la présente invention a pour objet un capteur à fibre optique pour détecter une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique, ladite excitation induisant une modulation de la phase d'un signal optique se propageant dans ledit ensemble fibre optique, ledit capteur comprenant : 10 un ensemble laser d'au moins un laser, ledit ensemble laser étant configuré pour émettre au moins un faisceau laser ; - un ensemble fibre optique présentant une première extrémité et une seconde extrémité ; - un système optique configure pour : 15 o injecter par ladite première ou ladite seconde extrémité, au moins une partie dudit faisceau laser ; o recevoir par ladite première extrémité, au moins un faisceau signal issu de la partie du faisceau laser injecté et propagé dans ledit ensemble fibre ; 20 o générer au moins un faisceau de référence à partir dudit faisceau laser ou dudit faisceau signal ; o réaliser au moins une zone d'interférence correspondant a l'interférence entre, une partie du faisceau de référence et une partie du faisceau signal ; 25 - un ensemble d'holographie digitale comprenant : o un modulateur spatial de lumière à cristal liquide configuré pour recevoir une partie du faisceau signal et une partie du faisceau de référence ; o une caméra configurée pour recevoir ladite zone 30 d'interférence générant une figure d'interférence, ladite figure d'interférence étant adressée électriquement sur ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide pour y créer un hologramme de phase lui correspondant ; au moins un détecteur optique configuré pour détecter un faisceau signal optique de sortie résultant 3031590 4 o de la diffraction de ladite partie du faisceau signal et/ou de ladite partie du faisceau de référence reçue(s) par l'hologramme inscrit dans ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide et 5 o de la transmission de ladite partie du faisceau référence et /ou de ladite partie du faisceau signal transmises) par ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide; une unité de traitement, en sortie dudit détecteur optique pour traiter ledit faisceau signal optique de sortie permettant d'extraire 10 une information relative à ladite excitation. Selon une variante de l'invention, l'ensemble fibre est multimode, permettant d'augmenter la sensibilité à la contrainte. Selon la présente invention, la réalisation d'un interféromètre adaptatif permet à la fois de démoduler un front d'onde complexe issu de 15 l'ensemble fibre optique et de filtrer les perturbations basse fréquence de l'environnement. L'utilisation d'une caméra permet de détecter la figure d'interférence, et le modulateur spatial de lumière à cristal liquide permet la lecture de la phase. Selon une variante de l'invention, il est prévu une lame séparatrice 20 pour séparer le faisceau signal et le faisceau de référence en deux parties, une première partie desdits faisceaux étant dirigée sur ladite caméra, la seconde partie desdits faisceaux étant dirigée sur le modulateur spatial de lumière à cristal liquide. Le capteur à fibre optique peut avantageusement comporter une 25 unité de traitement, pour traiter en sortie de ladite caméra ladite figure d'interférence et l'adresser audit modulateur spatial de lumière à cristal liquide. Le traitement mis en oeuvre peut être typiquement du filtrage spatial et/ou temporel. En effet, selon l'invention, le codage digital de la phase permet à la fois d'optimiser indépendamment l'écriture et la lecture du réseau 30 de phase et d'insérer une étape de traitement du signal. Selon des variantes de l'invention, le faisceau signal reçu par ladite première extrémité est issu d'un faisceau introduit au niveau de ladite seconde extrémité et propagé en transmission dans ledit ensemble fibre optique. 3031590 5 Selon des variantes de l'invention, le faisceau signal reçu par ladite première extrémité est issu d'un faisceau introduit au niveau de ladite première extrémité et rétrodiffusé dans ledit ensemble fibre optique. Selon des variantes de l'invention, le modulateur spatial de 5 lumière à cristal liquide fonctionne en réflexion. L'invention a aussi pour objet un capteur à fibre optique fonctionnant en rétrodiffusion et comportant avantageusement des moyens permettant de localiser ladite excitation. Selon des variantes, une première partie du faisceau laser est 10 modulée temporellement avant d'être introduite dans l'ensemble fibre optique, une seconde partie du faisceau laser constituant le faisceau laser de référence sans être modulée temporellement, l'arrivée séquentielle des impulsions permettant la localisation de ladite excitation au niveau de l'ensemble fibre optique . Connaissant la vitesse v de propagation de l'onde 15 lumineuse dans la fibre optique, la mesure de la durée dt d'un aller-retour d'une impulsion permet de déterminer à quelle distance Li dans la fibre repérée depuis l'extrémité El, celle-ci a été rétrodiffusée 2xLi = vxdt Selon des variantes de l'invention, le faisceau de référence est généré à partir dudit faisceau signal en sortie de ladite première extrémité et 20 comprend des moyens pour créer une différence de marche sur ledit faisceau de référence. Selon des variantes de l'invention, le capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique fonctionne en réflexion et comprend 25 un ensemble laser configure pour émettre N faisceaux laser Fi indicés i avec i > 1 de longueur d'onde respective Ai ; un ensemble fibre optique comportant N tronçons successifs indicés i, chaque tronçon comprenant un dispositif de réflexion sélectif Mi d'une longueur d'onde d'émission associée Ai, les 30 indices étant repérés par rapport à une extrémité dudit ensemble fibre optique ; - le système optique générant N faisceaux de référence Fri indicés i de longueur d'onde d'émission Ai à partir d'un faisceau laser Fi et réalisant N zones d'interférences indicées i, chaque 35 zone correspondant à l'interférence entre un faisceau de 3031590 6 référence Fri et un faisceau signal Fsi de même longueur d'onde d'émission Ài ; - au moins un détecteur optique configuré pour détecter N signaux optiques de sortie Foui indicés i diffractés 5 respectivement par lesdits N hologrammes ; - une unité de traitement adaptée pour identifier le tronçon dudit ensemble fibre optique situé à proximité de ladite excitation à localiser, à partir des N signaux optiques de sortie Foui détectés. 10 Selon des variantes de l'invention, le capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique comporte : - un ensemble laser émettant un faisceau laser continu à une fréquence f ; - des moyens de balayage périodique en fréquence de ladite 15 fréquence f dans une bande de fréquence [0, fm] de manière à coder des plans de rétrodiffusion Pi et correspondant à des longueur Li repérées par rapport à une extrémité dudit ensemble fibre optique ; - des moyens de décalage en fréquence M du faisceau laser de 20 référence de manière à inscrire un hologramme dans ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide lorsque la fréquence du faisceau de référence coïncide avec la fréquence du faisceau laser signal - une unité de traitement adaptée pour identifier la position d'un 25 plan de rétrodiffusion Pi repéré par rapport à une extrémité dudit ensemble fibre optique . L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce 30 aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 schématise le principe de l'invention dans une variante de capteur à fibre optique fonctionnant en transmission ; les figures 2a, 2b et 2c sont relatives à la lecture de 35 l'hologramme inscrit dans le modulateur spatial de lumière à 3031590 7 cristal liquide utilisé dans le capteur à fibre optique de l'invention ; - la figure 3 illustre un exemple de spectre d'intensité détecté avec un capteur à fibre optique de l'invention à proximité d'une 5 excitation acoustique ; - la figure 4 schématise le principe de l'invention dans une variante de capteur à fibre optique fonctionnant en rétrodiffusion ; la figure 5 schématise le principe de l'invention dans une 10 variante de capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique fonctionnant en rétrodiffusion avec un faisceau signal modulé temporellement ; la figure 6 schématise le principe de l'invention dans une variante de capteur à fibre optique pour localiser une excitation 15 à proximité d'un ensemble fibre optique fonctionnant en rétrodiffusion avec un faisceau signal modulé et un faisceau de référence généré en sortie de l'ensemble fibre optique ; - la figure 7 schématise le principe de l'invention dans une variante de capteur à fibre optique pour localiser une excitation 20 à proximité d'un ensemble fibre optique fonctionnant en réflexion ; - les figures 8a et 8b schématisent le principe de l'invention dans une variante de capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique fonctionnant 25 en rétrodiffusion et avec un faisceau laser balayé en fréquence. Le capteur à fibre optique de la présente invention est apte à localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique. L'excitation que le capteur détecte est telle qu'elle induit une modulation de la phase 30 d'amplitude A4 d'un signal optique se propageant dans l'ensemble fibre optique. L'excitation correspond par exemple à une variation de pression, dans l'air (capteur de type microphone) ou dans l'eau (capteur de type hydrophone) typiquement à une fréquence supérieure à quelques Hz et sera référencée A dans la suite de la présente description. 3031590 8 De manière générale, le capteur à fibre optique de la présente invention utilise l'holographie digitale. L'holographie digitale est décrite notamment dans l'article de J. W. Goodman and R. W. Laurence, « Digital image formation from 5 electronically detected holograms », Appl Phys Lett 11, 77 (1967) et est une technologie développée actuellement dans l'industrie et l'instrumentation scientifique, qui trouve diverses applications en rnétrologie, techniques non destructives de test et sondage, microscopie et imagerie 3D comme décrit dans l'article de U. Shnars and W. Juptner, Digital holography (Springer Ed. 10 2005). Même avec de très petites intensités du signal, une reconstruction d'image limitée par le bruit photonique a été démontrée comme décrit dans l'article de M. Gross and M. Atlan, « Digital holography at shot noise level », Opt Lett. 32, 909 (2007). Ces développements récents sont liés à la disponibilité sur le marché de caméras à haute résolution, tant dans le visible 15 que dans le proche infrarouge, et des matrices de détecteurs CCD et CMOS avec une taille de pixels de l'ordre du micron. Un autre aspect important est la très grande capacité de calcul actuelle, permettant l'élaboration d'images de grande taille et la reconstruction d'interférogramrnes assez complexes. Un nouveau schéma d'holographie digitale a été introduit très 20 récemment pour la conjugaison de phase en temps réel d'un front d'onde segmenté et pour la démonstration de la combinaison cohérente de lasers à fibre comme décrit dans l'article de C. Bellanger, A. Brignon, J. Colineau and J. P. Huignard, "Coherent fiber combining by digital holography", Opt Lett. 33, 2937 (2008). Dans cette approche, le système d'holographie digitale consiste 25 en une matrice de détection CCD qui pilote un modulateur spatial de lumière (SLM) à cristaux liquides (LC). Outre la combinaison cohérente des lasers à fibre, cette configuration a aussi été utilisée pour la démonstration de la conjugaison de phase dans une fibre multimode, dans des milieux fortement diffusants et 30 pour la focalisation et le balayage à travers une fibre multirnode dans le but de corriger les déphasages subis par une fibre optique comme décrit dans les articles de M. Paurisse, M. Hanna, F. Druon, P. Georges, C. Bellanger, A. Brignon and J. P. Huignard, "Phase and amplitude control of a rnultirnode LMA fiber beam by use of digital holography", Opt Express 17, 13000 (2009), 35 ou de M. Cui and C. Yang, « Implementation of a digital optical phase 3031590 9 conjugation system and its application to study the robustness of turbidity suppression by phase conjugation Opt Express, 18, 3444 (2010) ou de I. Papadopoulos, S. Farahi, D. Psaltis, and C. Moser, "Focussing and scanning light through a multimode optical fiber using digital phase conjugation", Opt 5 Express. 20, 10583 (2012) ou de I. Papadopoulos, O. Simandoux, S. Farahi, J. P. Huignard, E. Bossy, D. Psaltis and C. Moser, "Optical resolution photoacoustic microscopy by use of multimode fiber", Appl Phys Lett, 102, 211106 (2013) ou bien encore de I. Papadopoulos, S. Farahi, D. Psaltis and C. Moser, "High resolution lensless endoscope based on digital scanning 10 through a rnultimode optical fiber", Biomed Opt Express 4, 260 (2013). Ces articles ne concernent néanmoins donc pas comme dans la présente invention, la détection d'une excitation par un capteur à fibre optique capable de détecter de très faibles perturbations. Le capteur de l'invention comprend la combinaison d'un ensemble 15 fibre optique pouvant comporter une fibre pouvant avantageusement être multimode comme capteur de contrainte et d'un interféromètre adaptatif basé sur de l'holographie digitale, pour détecter une perturbation. La figure 1 schématise le principe de l'invention dans une première variante fonctionnant en transmission. Un ensemble laser SL 20 délivre un faisceau laser, en partie introduit dans l'ensemble fibre optique OF et pour autre partie constituant un faisceau de référence Fr. Selon cette variante fonctionnant en transmission, le faisceau laser est introduit via l'extrémité référencée E2 et ressort de l'ensemble fibre optique en l'extrémité El, constituant le faisceau signal Fs porteur de l'information relative à 25 l'excitation à détecter A. Les faisceaux Fr et Fs sont séparés via une lame séparatrice Ls pour être dirigés à la fois en direction d'une caméra CA (faisceaux Frc et Fsc) et d'un modulateur spatial de lumière à cristal liquide SLM (faisceaux FrM et Fsm). Les deux principaux composants de base sont ainsi une caméra 30 CA pouvant être de type CCD ou CMOS et un modulateur spatial de lumière à cristal liquide SLM et sont placés de façon symétrique à 45° d'une lame séparatrice 50% Ls, et précisément imagés l'un sur l'autre. Ainsi, les ondes optiques cohérentes, la référence et le signal portant la figure de speckle à démoduler (modulation de phase optique à la 3031590 10 fréquence 0), sont séparées par la lame séparatrice Ls et superposés pour interférer sur la caméra CA. La figure d'interférence obtenue sur la caméra est adressée électriquement via une unité de traitement UNIcA sur le modulateur spatial de 5 lumière à cristal liquide SLM (dénommé ci-après dans la description LC SLM) afin de créer l'hologramme de phase qui lui correspond. Cet hologramme permet la diffraction du faisceau laser de référence et celle du faisceau signal, incidents directement sur le LC SLM. Le signal diffracté dans un des ordres de diffraction est collecté sur une 10 photodiode PD. Sa fréquence est celle de la modulation de phase sur l'ensemble fibre optique. Son amplitude de modulation en intensité est proportionnelle à l'amplitude de la modulation de phase de l'onde signal portée par le faisceau signal. Les faisceaux de référence et signal FrM et Fsm viennent lire 15 l'hologramme ainsi inscrit. On peut notamment analyser l'ordre 1_1 de diffraction du faisceau de référence diffracté Fd rM par l'hologramme inscrit, superposé au faisceau laser transmis dans l'ordre 0 du signal Et sm . Selon le schéma de principe de la figure 1, repris de manière agrandie en figure 2a au niveau du LC SLM, la photodiode est placée au 20 niveau de l'ordre 1_1 de diffraction du faisceau laser de référence diffracté. Le mélange et l'interaction d'ondes optiques dans un système multimodal a été décrit dans l'article de U. Bortolozzo, S. Residori and J. P. Huignard, « Beam- Coupling in Photorefractive Liquid Crystal Light- Valves », J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 224007 (2008), dans le cadre de valve optique et 25 permet également dans le cadre de la présente invention de réaliser la mesure efficace de très faibles perturbations de phase. Le modulateur spatial de lumière à cristal liquide peut aussi bien fonctionner en transmission qu'en réflexion, comme représenté en figure 2b, selon cette variante, on réalise ainsi un double passage au travers du cristal 30 liquide, réalisant ainsi un double déphasage, les faisceaux signal et de référence faisant un angle 20 entre eux au niveau du SLM. La figure 2c illustre la diffraction du signal et de la référence sur l'hologramme digital, pour des détecteurs capables de détecter différents ordres de diffraction (ordres : I 1, I o, 1 .1, I _2, I _3) dans deux configurations 35 différentes : 3031590 11 cas (a) : la caméra est éteinte, le faisceau signal et celui de référence sont transmis : o on détecte sur l'ordre I o : l'intensité du faisceau laser signal Ft sm ; o on détecte sur l'ordre I _1: l'intensité du faisceau Ft rM - cas (b) : les faisceaux laser signal et référence sont diffractés, la caméra est en fonctionnement permettant l'inscription d'un hologramme de diffraction : o on détecte sur l'ordre I o : l'intensité du faisceau signal 10 transmis Ft sm et l'intensité du faisceau de référence diffracté dans cet ordre : Fd rm ; o on détecte sur l'ordre I _1: l'intensité du faisceau laser signal diffracté Fd sm, et l'intensité du faisceau laser de référence transmis Ft rm ; 15 o on détecte sur ordre I _2: l'intensité du faisceau signal diffracté Fd sM dans cet ordre supérieur. L'intensité totale incidente est de 0.4 mVV/cm2. La figure 3 illustre le spectre d'intensité détectée sur l'ordre de diffraction -1, montrant une modulation de phase S2 à 10 KHz obtenue avec 20 les paramètres suivants : une source laser utilisée à état solide à 532 nm de longueur d'onde une fibre multirnode de 5 m (une ouverture numérique ON=0.2 et un diamètre de coeur d=200 microns) ; 25 - une perturbation de phase à la fréquence 10KHz avec une amplitude de l'ordre de 0.3mrad induite dans ladite fibre optique par un cristal piézo-électrique ; l'holographie digitale réalisée par une caméra CMOS (Photonfocus A1312, 1312x1080 pixels, 8 microns de taille de 30 pixel, 8 bit) et un modulateur spatial à cristal liquide (HOLOEYE, PLUTO fonctionnant en réflexion comme représenté en figure 2b, un miroir étant intégré derrière le cristal liquide) ; - l'image détectée par la caméra est enregistrée par un ordinateur et envoyée sur le modulateur spatial à cristal liquide ; 3031590 12 - la modulation est détectée sur l'ordre -1 par une photodiode silicium. Le capteur à fibre optique de l'invention peut également 5 fonctionner selon le principe décrit précédemment et en mode de rétrodiffusion Rayleigh comme schématisé en figure 4. La rétro-diffusion Rayleigh se produit à la même longueur d'onde que celle des photons incidents. Les photons diffusés et guidés en sens inverse par rapport aux photons injectés dans la fibre portent la modulation de phase subie sur l'aller-10 retour de l'impulsion, jusqu'à l'extrémité de la fibre. L'ensemble laser SL délivre une source qui est séparée via un coupleur en deux voies , une voie dédiée à l'onde de référence portée par le faisceau de référence et une voie dédiée à l'onde signal et portée par le faisceau Fs en sortie de l'ensemble fibre optique, après introduction au 15 niveau de l'extrémité E1 et propagation dans l'ensemble fibre optique OF. Le capteur de la présente invention peut avantageusement comprendre des moyens permettant de localiser l'excitation par rapport à l'étendue de l'ensemble fibre optique défini entre les deux extrémités E1 et E2 20 lorsqu'il fonctionne en rétrodiffusion. Selon un premier schéma de principe, représenté en figure 5, le capteur à fibre optique fonctionne en mode de rétrodiffusion. L'ensemble laser délivre une source qui est séparée en deux voies relatives à deux 25 ondes : une onde de référence portée par le faisceau Fr qui est dirigée directement vers l'interféromètre, et une onde signal qui est modulée temporellement et injectée dans la fibre puis rétrodiffusée portée par le faisceau signal Fs. L'onde rétrodiffusée porte la modulation de phase à détecter et interfère avec la référence dans l'interféromètre. L'arrivée 30 séquentielle des impulsions permet la localisation de la perturbation. Connaissant la vitesse v de propagation de l'onde lumineuse dans la fibre optique, la mesure de la durée dt d'un aller-retour d'une impulsion permet de déterminer à quelle distance Li dans la fibre celle-ci a été rétrodiffusée : 2x Li =vxdt 35 3031590 13 Selon un autre schéma de principe, représenté en figure 6, le capteur à fibre optique peut être exploité en mode de rétrodiffusion avec un ensemble laser qui délivre une source modulée temporellement et envoyée dans l'ensemble fibre optique OF. L'onde rétrodiffusée porte la modulation de 5 phase à détecter. Elle est séparée en deux voies, relatives à deux ondes optiques via un coupleur, avec une onde de référence portée par un faisceau de référence sur laquelle est ajoutée une différence de marche de longueur L et une onde signal portée par le faisceau laser signal Fs. La différence de marche de longueur L générée par des moyens 10 Dm est ainsi ajoutée entre les deux voies (signal et référence). Ces moyens peuvent typiquement être constitués par un tronçon de fibre optique. Les deux voies sont envoyées vers l'interféromètre. L'interférence entre l'impulsion et sa réplique retardée permet de mesurer le déphasage subi par la fibre sur une distance correspondant à L/2. L'arrivée séquentielle 15 des impulsions permet la localisation de la perturbation. Selon un autre schéma de principe, le capteur à fibre optique peut être exploité en mode réflexion, l'ensemble fibre optique OF étant configuré pour intégrer différents miroirs sélectifs en longueurs d'onde et distribués le 20 long de l'ensemble fibre optique L'ensemble source laser SL délivre quant à lui, une source continue et multi-longueurs d'onde (pouvant être cornposée de plusieurs sources monomodes) émettant à des longueurs d'onde À1, La source multi-longueurs d'onde Ài est séparée en deux voies : une voie de 25 référence comportant des ondes portées par les faisceaux Fri dirigées directement vers l'interféromètre, et une voie destinée aux ondes portées par les faisceaux signal Fsi en sortie de l'ensemble fibre optique (monomode ou multimode). Cet ensemble fibre optique est composé de N tronçons successifs 30 Ti indicés i, chaque tronçon comprenant un dispositif de réflexion sélectif Mi apte à réfléchir une longueur d'onde d'émission associée Ài, c'est-à-dire dont la réflexion est centrée sur la longueur d'onde Ài. Les dispositifs de réflexion sont typiquement espacés d'une distance d. Chaque tronçon de longueur d correspond à une partie sensible du capteur. 3031590 14 Les indices i sont repérés par rapport à une extrémité E1 de l'ensemble fibre OF située du côté de l'ensemble laser: le tronçon T1 réfléchissant la longueur d'onde À1 correspond au premier tronçon, soit le tronçon le plus proche de l'extrémité El, le tronçon TN réfléchissant la 5 longueur d'onde AN correspond au dernier tronçon, soit le tronçon le plus éloigné de l'extrémité El. Selon un mode de réalisation, chaque dispositif de réflexion Mi comprend un miroir dichroïque. Préférentiellement dans ce cas, l'ensemble fibre optique comprend N fibres optiques OFF, ...,0Fi,..., OFN, chaque fibre 10 OFi et le miroir dichroïque associé MDi correspondant à un tronçon Ti. Selon un autre mode de réalisation, chaque dispositif de réflexion Mi comprend un réflecteur de Bragg. Préférentiellement dans ce cas, l'ensemble fibre optique OF est formé d'une fibre unique OF0, les réflecteurs de Bragg étant intégrés dans la fibre OF() à l'aide de moyens 15 d'enregistrement connus de l'état de la technique. Le capteur selon l'invention comprend en outre un système optique configuré pour réaliser un ensemble de fonctions optiques. Tout d'abord le système optique est configuré pour injecter par 20 l'extrérnité El de l'ensemble fibre optique OF, les faisceaux laser Fi émis par l'ensemble laser SI_, qui vont ensuite se propager dans la fibre. Le faisceau F1 de longueur d'onde Al traverse le premier tronçon T1 et se réfléchit sur le dispositif de réflexion M1. Les autres faisceaux F2, ..., Fi, FN de longueur d'onde À2, - - - À1, À+1 - - - ÀN traversent le deuxième tronçon T2. Le 25 tronçon T étant situé entre le miroir Mi et le miroir Mi4.1. Le faisceau de longueur d'onde À2 se réfléchit sur le dispositif de réflexion M2 et ainsi de suite jusqu'au dernier faisceau de longueur d'onde ÀN qui seul traverse le dernier tronçon TN et se réfléchit sur le dispositif de réflexion MN. La figure 7 schématise, cette variante sur laquelle sont 30 représentés les faisceaux Fsi et Fri , chaque faisceau Fsi étant réfléchi par un miroir M. Ainsi l'ensemble fibre optique reçoit en sortie de l'extrémité El, les N faisceaux signal Fsi indicés i de longueurs d'onde Ài en sortie de l'ensemble fibre optique OF. Chaque faisceau signal Fsi est issu de la 35 réflexion sur le moyen de réflexion Mi associé à la longueur d'onde Ài, du 3031590 15 faisceau laser Fi de longueur d'onde Ài injecté puis propagé dans les différents tronçons de l'ensemble fibre optique OF, comme décrit ci-dessus. Le système optique est également configuré pour générer N faisceaux de référence Fri indicés i de longueurs d'onde Ài, à partir du 5 faisceau laser Fi de longueur d'onde d'émission Ài. Avec les faisceaux de références Fri et les faisceaux signal Fsi, le système optique est configuré pour réaliser N zones d'interférences Zi indicées i, chaque zone correspondant à l'interférence entre un faisceau de référence Fri et un faisceau signal Fsi de même longueur d'onde d'émission 10 Ài. Ainsi une zone d'interférence Zi correspond à l'interférence entre le faisceau référence Fri issu directement du laser d'une part, et le faisceau signal Fsi injecté, propagé dans l'ensemble fibre optique d'autre part, tous deux de longueur d'onde Ài. L'interférence de Fri et Fsi donne naissance à un réseau de franges d'intensité 15 Les N zones d'interférences sont disjointes, ou adjacentes, ou partiellement en recouvrement, ou localisées dans un même endroit de l'espace. Le détecteur optique PD, typiquement une photodiode, est configuré pour détecter les N signaux optiques de sortie Fouti indicés i 20 diffractés respectivement par les N hologrammes Hi. Les hologrammes Hi fonctionnant typiquement dans un régime de diffraction Raman-Nath, la détection peut s'opérer sur différents faisceaux diffractés. Selon un mode de réalisation, le détecteur optique est disposé de manière à détecter, pour chaque longueur d'onde, le faisceau diffracté issu 25 du faisceau signal Fsi (selon la même direction). Selon un autre mode de réalisation, le détecteur optique est disposé de manière à détecter, pour chaque longueur d'onde, le faisceau diffracté issu du faisceau de référence Fri (selon la même direction). Selon un autre mode de réalisation, le détecteur optique est 30 disposé de manière à détecter, pour chaque longueur d'onde, un faisceau diffracté d'ordre supérieur. Le capteur comporte une unité de traitement UNp0 adaptée pour identifier le tronçon de l'ensemble fibre OF situé à proximité de l'excitation à localiser. Cette identification s'effectue à partir des N signaux optiques de 35 sortie détectés. En effet chaque signal optique Fouti détecté porte une 3031590 16 information sur la modulation de phase A(I), qui se traduit par une éventuelle modulation temporelle de son intensité autour d'une fréquence égale à la fréquence centrale de la modulation de phase A(1). Cette information est détectée par le détecteur PD, puis traitée par 5 l'unité de traitement UNp0 pour identifier le tronçon le plus proche de l'excitation externe qui a induit la modulation de phase dans la fibre. Selon un mode de réalisation, le traitement consiste à déterminer, parmi les N signaux optiques de sortie détectés (Fouti), le signal optique de sortie d'indice le plus faible k1 présentant la modulation de phase (c'est-à-dire 10 une modulation d'intensité associée), le tronçon à identifier Tkl correspondant au tronçon présentant l'indice k1. En effet, si l'excitation se produit à proximité du tronçon T1 le plus proche de l'extrémité El, tous les signaux optiques Fouti pour toutes les longueurs d'onde lei, se sont propagés dans ce tronçon, et sont donc 15 modulés. Le tronçon de plus faible indice est le tronçon T1. De manière plus générale, si l'excitation se produit à proximité du tronçon d'indice k1 Tm, ce sont les faisceaux optiques d'indices supérieur ou égal à k1 qui se sont propagés dans le tronçon Tkl, les faisceaux optiques d'indice inférieur 1,...,k1-1, s'étant déjà réfléchis sur les dispositifs de 20 réflexion correspondant M1,..., Mki. Ainsi, le tronçon Tkl est identifié. Ainsi, l'ensemble fibre optique OF structuré en tronçons réalise un capteur distribué, le multiplexage en longueur d'onde permettant l'identification du tronçon localisé à proximité de l'excitation externe. 25 Selon une autre variante de l'invention, la localisation de l'excitation est réalisée grâce à l'utilisation d'un ensemble laser SL délivrant une source continue et balayée en fréquence périodiquement par des moyens Bf pouvant par exemple moduler directement le courant d'une diode laser ou par un translateur de fréquence acousto-optique, comme 30 schématisé en figure 8a. Le cycle de fréquence génère de manière périodique, une fréquence croissante de 0 à fm, durant une période tm. La source est séparée en deux voies : une voie de référence correspondant à une onde portée par le faisceau de référence Fr qui est en plus décalée en fréquence de M par des moyens Df, par exemple par un 35 translateur de fréquence acousto-optique ou un modulateur électro-optique 3031590 17 et dirigée vers l'interféromètre, et une voie issue du faisceau laser, introduit dans l'ensemble fibre optique et correspondant à une onde signal en sortie de l'ensemble fibre optique (monomode ou rnultimode). La figure 8b illustre le cycle de fréquence f imposé sur le faisceau de référence et le faisceau 5 signal, ledit faisceau référence Fr étant retardé de 2Li/c par rapport au faisceau signal Fs, avec Li la position d'un plan Pi de rétrodiffusion pour l'onde signal, repéré par rapport à l'extrémité El de l'ensemble fibre optique. La figure 8b met en évidence que : M = 2 Ut,/ (ctm) 10 L'onde rétrodiffusée portée par le faisceau signal Fs comporte la modulation de phase à détecter et interfère avec la référence dans l'interféromètre. Le décalage en fréquence Af permet d'inscrire un hologramme lorsque la fréquence du bras de référence coïncide avec la fréquence 15 rétrodiffusée, donc uniquement pour un plan de rétrodiffusion donné. La localisation est donc possible en faisant varier la valeur M. On fait varier M temporellement sous la forme Af=axt (a étant la vitesse de la variation de fréquence). La valeur de M qui permet de compenser le « retard » subi par l'onde injectée dans la fibre puis rétro-diffusée permet donc d'obtenir 20 l'inscription d'un réseau fixe entre les deux ondes et leur diffraction dans le modulateur spatial à cristal liquide SLNI. Cette valeur de M connue permet de remonter à la distance Li à laquelle l'onde à été rétro-diffusée : Af=ax2xLi/v. De manière générale, le capteur selon l'invention présente de 25 nombreux avantages. Il est bas coût, discret et facilement déployable. Un autre avantage de la présente invention est que le capteur présente une très grande sensibilité. En effet une caractéristique importante de l'holographie adaptative est que pour les petites modulations de phase d'amplitude A4), la détection est toujours linéaire en 04 donc la puissance 30 mesurée sur chaque ordre de sortie est directement proportionnelle à l'amplitude de la modulation de phase, et une mesure directe de A(I) peut être réalisée en plaçant une photodiode sur l'un des ordres diffractés à la sortie du modulateur spatial de lumière à cristal liquide. Du fait du caractère linéaire de la détection, on peut mesurer des 35 petits signaux, qui autrement seraient cachés par le bruit (par exemple si la 3031590 18 détection est quadratique la pente de la courbe de mesure, qui donne la sensibilité, est sensiblement inférieure). De plus, la sensibilité est également augmentée du fait du grand déphasage produit par le modulateur spatial de lumière à cristal liquide en fonction des variations d'intensité. 5 10 REVENDICATIONS1. Capteur à fibre optique pour détecter une excitation à proximité 5 d'un ensemble fibre optique, ladite excitation induisant une modulation de la phase d'un signal optique se propageant dans ledit ensemble fibre optique, ledit capteur comprenant : - un ensemble laser (SL) d'au moins un laser, ledit ensemble laser étant configuré pour émettre au moins un faisceau laser ; 10 un ensemble fibre optique (OF) présentant une première extrémité (E1) et une seconde extrémité (E2) ; - un système optique configuré pour o injecter par ladite première ou ladite seconde extrémité, au moins une partie dudit faisceau laser ; 15 o recevoir par ladite première extrémité, au moins un faisceau signal (Fs) issu de la partie du faisceau laser injecté et propagé dans ledit ensemble fibre ; o générer au moins un faisceau de référence (Fr) à partir dudit faisceau laser ou dudit faisceau signal ; 20 o réaliser au moins une zone d'interférence correspondant à l'interférence entre une, partie du faisceau de référence et une partie du faisceau signal ; - un ensemble d'holographie digitale comprenant o un modulateur spatial de lumière à cristal liquide configuré 25 pour recevoir une partie du faisceau signal (Fs) et une partie du faisceau de référence (Fr) ; o une caméra configurée pour recevoir ladite zone d'interférence générant une figure d'interférence, ladite figure d'interférence étant adressée électriquement sur 30 ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide pour y créer un hologramme de phase lui correspondant ; au moins un détecteur optique configuré pour détecter un faisceau signal optique de sortie résultant : o de la diffraction de ladite partie du faisceau signal et/ou de 35 ladite partie du faisceau de référence reçue(s) par 3031590 20 l'hologramme inscrit dans ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide et o de la transmission de ladite partie du faisceau référence et /ou de ladite partie du faisceau signal transmises) par ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide ; une unité de traitement (UNPD), en sortie dudit détecteur optique pour traiter ledit faisceau signal optique de sortie (Fout) permettant d'extraire une information relative à ladite excitation. 2. Capteur à fibre optique selon la revendication 1 dans lequel l'ensemble fibre optique est multimode. 3. Capteur à fibre optique selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel une lame séparatrice sépare le faisceau signal et le faisceau de référence en deux parties, une première partie desdits faisceaux étant dirigée sur ladite caméra, la seconde partie desdits faisceaux étant dirigée sur le modulateur spatial de lumière à cristal liquide. 4. Capteur à fibre optique selon l'une des revendications 1 à 3, 20 comprenant une première unité de traitement (UNCA), pour traiter en sortie de ladite caméra ladite figure d'interférence et l'adresser audit modulateur spatial de lumière à cristal liquide. 5. Capteur à fibre optique selon l'une des revendications 1 à 4 25 dans lequel le faisceau signal reçu par ladite première extrémité (E1) est issu d'un faisceau introduit au niveau de ladite seconde extrémité (E2) et propagé en transmission dans ledit ensemble fibre optique. 6. Capteur à fibre optique selon l'une des revendications 1 à 4 30 dans lequel le faisceau signal reçu par ladite première extrémité (E1) est issu d'un faisceau introduit au niveau de ladite première extrémité et rétrodiffusé dans ledit ensemble fibre optique. 7. Capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité 35 d'un ensemble fibre optique selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel une première partie du faisceau laser est modulée temporellement avant 3031590 21 d'être introduit dans l'ensemble fibre optique, une seconde partie du faisceau laser constituant le faisceau laser de référence sans être modulée temporellement, l'arrivée séquentielle des impulsions permettant la localisation de ladite excitation au niveau de l'ensemble fibre optique. 5 8. Capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique selon l'une des revendications 1 à 5 dans lequel le faisceau de référence (Fr) est généré à partir dudit faisceau signal en sortie de ladite première extrémité (E1) et comprend des moyens 10 pour créer une différence de marche (Dm) sur ledit faisceau de référence. 9. Capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique selon l'une des revendications 1 à 5 comprenant : 15 - un ensemble laser configuré pour émettre N faisceaux laser (Fi) indices i avec i > 1 de longueur d'onde respective Ài ; un ensemble fibre optique comportant N tronçons successifs indicés i, chaque tronçon comprenant un dispositif de réflexion sélectif (Mi) d'une longueur d'onde d'émission associée Ài, les indices étant repérés par rapport à une extrémité dudit ensemble fibre optique ; - le système optique générant N faisceaux de référence (Fri) indicés i de llongueur d'onde d'émission Ài à partir d'un faisceau laser (Fi) et réalisant N zones d'interférences (Zi) indicées chaque zone correspondant à l'interférence entre un faisceau de référence (Fri) et un faisceau signal (Fsi) de même longueur d'onde d'émission Ài - au moins un détecteur optique (PD) configuré pour détecter N signaux optiques de sortie (Fouti) indicés i diffractés respectivement par lesdits N hologrammes ; une unité de traitement (UNPD) adaptée pour identifier le tronçon dudit ensemble fibre situé à proximité de ladite excitation à localiser, à partir des N signaux optiques de sortie (Fouti) détectés. 3031590 22 10. Capteur à fibre optique pour localiser une excitation à proximité d'un ensemble fibre optique selon la revendication 6 comportant : - un ensemble laser émettant un faisceau laser continu à une fréquence f ; 5 - des moyens (Bf) de balayage périodique en fréquence de ladite fréquence f dans une bande de fréquence [0, fm] de manière à coder des plans de rétrodiffusion (Pi) et correspondant à des longueurs (Li) repérés par rapport à une extrémité dudit ensemble fibre optique ; 10 des moyens (Df) de décalage en fréquence M du faisceau laser de référence de manière à inscrire un hologramme dans ledit modulateur spatial de lumière à cristal liquide lorsque la fréquence du faisceau de référence coïncide avec la fréquence du faisceau laser signal 15 - une unité de traitement (UNpD) adaptée pour identifier la position d'un plan de rétrodiffusion (Pi) repéré par rapport à une extrémité dudit ensemble fibre optique. 11. Capteur à fibre optique selon l'une des revendications 20 précédentes, comprenant un modulateur spatial de lumière fonctionnant en réflexion. 25