Brevet FR3117590A1 — publié le 20220617

Dispositif (D) de mesure de la puissance et de la longueur d’onde d’un rayonnement laser par effet photoacoustique comprenant : - une cellule (C) contenant au moins un gaz (G) présentant une raie d’absorption avec une longueur d’onde centrale , - un transducteur électro-acoustique (MP) agencé au sein de la cellule et adapté pour générer un signal (Si) représentatif du signal photoacoustique dans la cellule - des moyens de traitement (UT) du signal généré par le transducteur électro-acoustique, dans lequel est stockée une estimation de la concentration du ou des gaz, - au moins une source laser (L) adaptée pour émettre dans la cellule un rayonnement laser (LL) à une longueur d’onde adaptée à l’excitation d’au moins un gaz contenu dans la cellule, ledit rayonnement laser présentant une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence (f 1 ) de modulation de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et au moins un gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique à une fréquence de détection du transducteur électro-acoustique; ladite cellule étant scellée par une membrane (MB) de manière à être imperméable au(x) gaz contenus dans la cellule et possède une ouverture optique transparente au rayonnement laser, lesdits moyen de traitement étant configurés pour déterminer une évolution de la phase du signal photoacoustique à partir dudit signal photoacoustique, lesdits moyens de traitement étant adaptés pour mesurer la longueur d’onde du rayonnement à partir du signal photoacoustique. Figure 1 Dispositif de mesure d’un rayonnement laser par effet photoacoustique L’invention relève du domaine de la photoacoustique et plus précisément de la mesure de la puissance et la longueur d’onde d’un rayonnement laser par photoacoustique. La présente invention concerne les méthodes de spectroscopie laser pour lesquelles il est nécessaire de connaitre ou contrôler précisément la puissance et la longueur d’onde des lasers utilisés. Parmi ces techniques, la spectroscopie photoacoustique (PA) est une méthode bien connue de l’homme de l’art. Cette technique d’analyse qualitative et quantitative permet de déterminer la composition de différents matériaux solides, liquides et les gaz. La technique repose sur l’interaction d’un rayonnement laser avec un matériau, ladite interaction permettant de générer une onde acoustique qui est ensuite analysée afin de caractériser le matériau étudié. Cette technique est particulièrement adaptée à la détection de gaz à l’aide de sources monochromatiques, compte tenu de la sélectivité naturelle du spectre d’absorption à raies des atomes de gaz. Le fort développement des sources lasers infrarouges compactes au cours de la dernière décennie (diodes lasers par exemple) a transformé la détection de gaz par PA en une solution robuste, compacte et simple. L’analyse de gaz par PA nécessite une source laser impulsionnelle ou continue et modulée en intensité et/ou en longueur d’onde, une cellule formant un résonateur acoustique contenant le gaz à analyser et un microphone de détection. L’effet PA dans la détection de gaz peut être séparé en 4 étapes : (1) le rayonnement laser est absorbé par le gaz excitant ainsi les niveaux d’énergies rotationnels, électroniques et vibrationnels; (2) Dans le cas d’excitations ro-vibrationnelles le gaz va se désexciter préférentiellement par collisions moléculaires qui vont se traduire par un transfert d’énergie de rotation/vibration et énergie cinétique créant un chauffage localisé du gaz. L’émission radiative n’est pas prédominante dans le cas d’excitations ro-vibrationnelles à cause de la grande durée de vie des niveaux radiatifs ro-vibrationnels comparés à ceux non-radiatifs dans les pressions habituellement utilisées en PA (~1 bar). En pratique, l’énergie absorbée par le gaz est complètement transférée sous la forme de chaleur par translation d’énergie cinétique dans les atomes de gaz ; (3) génération d’une onde acoustique et d’une onde thermique provoquée par l’expansion due au chauffage du gaz ; (4) détection par le microphone du signal acoustique. L’amplitude de vibration du microphone est représentative de la concentration du gaz et la longueur d’onde du rayonnement laser absorbée par le gaz indique sa composition. Dans la grande majorité des cas, pour l’analyse de gaz, le signal PA produit par l’interaction entre le laser et le gaz étudié est amplifié avant détection par l’utilisation d’une cellule acoustique présentant une résonnante à une certaine fréquence. Bien évidemment, cela requiert que le signal PA soit généré à la même fréquence que la fréquence de résonnance de la cellule. Une cellule résonante connue de l’art antérieur est par exemple une cellule de type résonateur de Helmholtz dual comprenant deux premières cavités reliées au microphone de détection. Pour cela, il est connu de moduler l’amplitude du rayonnement laser à la fréquence de résonnance de la cellule, ce qui provoquera une modulation du signal PA à la même fréquence. Il existe de nombreuses formes de modulation d’amplitude du rayonnement laser qui sont séparées en deux catégories : la photoacoustique continue et la photoacoustique impulsionnelle. La photoacoustique impulsionnelle utilise des sources optiques pulsées ou des sources continues avec un modulateur mécanique ou électro-optique externe. Afin de générer un signal PA à la fréquence de résonnance de la cellule, il est connu d’utiliser des sources fonctionnant en régime d’ondes quasi-continues (ou QCW pour Quasi Continuous Wave). Dans ce cas, l’amplitude du laser est modulée à une fréquence dite fréquence de répétition très supérieure à celle de la résonnance de la cellule, de sorte que le rayonnement laser apparaisse comme continu du point de vue de la fréquence de modulation correspondant à la résonance acoustique. En photoacoustique, il est aussi connu de moduler la longueur d’onde du rayonnement laser comme le montrent J. Saarela et al , , "Wavelength modulation waveforms in laser photoacoustic spectroscopy," Appl. Opt. 48 , 743-747 (2009). Dans ce cas, on module la longueur d’onde laser autour d’un pic d’absorption du gaz étudié. La modulation de la longueur d’onde laser permet, en théorie, d’éviter que le bruit provenant de l’interaction entre le rayonnement laser et les parois de la cellule perturbe la détermination de la concentration du gaz étudié. L’un des inconvénients des techniques de spectroscopie laser est que la précision de la mesure des gaz repose sur une parfaite connaissance de la longueur d’onde du laser et de l’évolution de sa puissance dans le temps. En effet, une erreur sur la longueur d’onde peut entrainer une erreur sur l’estimation de la concentration de gaz à détecter par exemple. Souvent, les instruments incorporent un détecteur de puissance ce qui complexifie le montage et augmente le cout du dispositif. Pour la détermination de la longueur d’onde, des méthodes de balayage peuvent être employées mais elles peuvent se révéler moins performantes lors de mesures de concentrations de gaz proche de la limite de sensibilité de l’instrument. Dans tous les cas, les caractéristiques des lasers peuvent évoluer finement dans le temps, mais de manière suffisante pour nécessiter une adaptation de l’instrument qui détecte le gaz. L’invention vise à pallier certains des problèmes précités de l’art antérieur. Plus précisément, l’invention porte sur un dispositif permettant de déterminer ou maitriser la longueur d’onde et la puissance d’un rayonnement laser par photoacoustique à l’aide d’un montage simple et peu couteux. A cet effet, un objet de l’invention est un dispositif de mesure d’un rayonnement laser par effet photoacoustique comprenant : une cellule contenant au moins un gaz présentant une raie d’absorption avec une longueur d’onde centrale , un transducteur électro-acoustique agencé au sein de la cellule et adapté pour générer un signal électrique représentatif du signal photoacoustique dans la cellule des moyens de traitement du signal électrique généré par le transducteur électro-acoustique, dans lesquels est stockée une estimation de la concentration du ou des gaz, au moins une source laser adaptée pour émettre dans la cellule un rayonnement laser à une longueur d’onde adaptée à l’excitation d’au moins un gaz contenu dans la cellule, ledit rayonnement laser présentant une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence de modulation ou une puissance optique variable de manière oscillatoire autour d’une puissance moyenne à ladite fréquence de modulation, de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et au moins un gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique à une fréquence de détection du transducteur électro-acoustique, ladite cellule étant scellée par une membrane de manière à être imperméable au(x) gaz contenus dans la cellule et possédant une ouverture optique transparente au rayonnement laser, lesdits moyens de traitement étant adaptés pour déterminer la longueur d’onde du rayonnement laser à partir du signal photoacoustique. Selon des modes particuliers de l’invention : la ou les sources lasers sont en outre configurées pour que ladite longueur d’onde moyenne évolue au cours du temps et pour qu’une excursion en longueur d’onde moyenne comprenne ladite longueur d’onde centrale, lesdits moyens de traitement étant en outre adaptés pour déterminer : une évolution de la phase du signal photoacoustique au cours du temps à partir dudit signal électrique, la longueur d’onde du rayonnement laser à partir d’une évolution au cours du temps de ladite phase du signal photoacoustique. lesdits moyens de traitement étant en outre adaptés pour déterminer une puissance du rayonnement laser, à partir du signal électrique et de ladite estimation ; la cellule contient une pluralité de gaz distincts, chacun comprenant au moins une raie d’absorption spectralement distincte des autres, ledit dispositif comprenant en outre une pluralité de sources lasers chacune située à l’extérieur de la cellule et adaptée pour exciter un gaz associé ; les moyens de traitement sont configurés pour déterminer une phase dite d’asservissement du signal photoacoustique obtenue pour une longueur d’onde dite d’asservissement de la ou des sources lasers ; la ou les sources lasers comprennent des lasers à pompage électrique, ledit dispositif comprenant un circuit d’alimentation générant un courant électrique impulsionnel dit de génération pompant la ou les sources lasers, afin de faire fonctionner le ou les sources lasers en mode impulsionnel, les moyens de traitement étant reliés au circuit d’alimentation, ledit circuit d’alimentation étant configuré pour générer en outre un courant dit de base prenant des valeurs non nulles entre des impulsions lasers, et présentant une intensité inférieure à l’intensité du courant de génération au cours des impulsions laser, le courant de base étant modulé en intensité afin de générer ladite variation oscillatoire de la longueur d’onde ; le circuit d’alimentation est configuré pour que le courant de base soit modulé en intensité de manière à réaliser un asservissement de la phase du signal photoacoustique sur ladite phase d’asservissement ; le dispositif comprend un dispositif de contrôle d’une température d’une zone active de la ou des sources lasers, relié aux moyens de traitement, ledit dispositif de contrôle de la température étant configuré pour ajuster la température de la zone active de la ou des sources lasers de manière à réaliser l’asservissement de la phase du signal photoacoustique sur ladite phase d’asservissement ; le dispositif de contrôle de la température est une résistance, un système Peltier ou ledit circuit d’alimentation ; la concentration du ou des gaz est supérieure à 1 ppm, préférentiellement supérieure à 100 ppm ; le transducteur est un microphone comprenant un boitier imperméable au(x) gaz, dans lequel est compris un diaphragme adapté pour détecter le signal photoacoustique, la cellule étant formée par ledit boitier. Un autre objet de l’invention est un système photoacoustique, comprenant : un dispositif de mesure selon l’invention, un dispositif de détection de gaz photoacoustique possédant une face d’entrée laser, ledit dispositif étant adapté pour qu’une première portion du rayonnement laser émis par au moins une source laser illumine ladite face d’entrée du système détection de gaz photoacoustique Selon des modes particuliers de ce système, ladite cellule comprend une face de sortie laser, l’au moins une source laser et ledit dispositif de détection de gaz photoacoustique étant agencés pour que ladite première portion corresponde au rayonnement laser traversant ladite face de sortie laser ou il comprend un composant optique adapté pour séparer ledit rayonnement laser en ladite première portion dirigée vers ladite face d’entrée laser dudit système photoacoustique et une deuxième portion dirigée dans ladite cellule. Un autre objet de l’invention est une méthode de détermination de la longueur d’onde et de la puissance d’un rayonnement laser par effet photoacoustique comprenant les étapes suivantes : Générer, dans une cellule C contenant au moins un gaz présentant une raie d’absorption avec une longueur d’onde centrale , un rayonnement laser à une longueur d’onde adaptée à l’excitation d’au moins un gaz contenu dans la cellule, ledit rayonnement laser présentant une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence de modulation de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et au moins un gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique, une excursion en longueur d’onde moyenne du rayonnement laser comprenant ladite longueur d’onde centrale, ladite longueur d’onde moyenne évoluant au cours du temps, ladite cellule étant scellée par une membrane de manière à être imperméable au(x) gaz contenus dans la cellule ; Détecter ledit signal photoacoustique et générer un signal électrique (Si) représentatif du signal photoacoustique dans la cellule ; Déterminer une évolution au cours du temps de la phase du signal photoacoustique à partir dudit signal photoacoustique, Mesurer la longueur d’onde du rayonnement à partir d’une évolution au cours du temps de ladite phase du signal photoacoustique, et Mesurer une puissance du rayonnement laser, à partir du signal électrique et d’une estimation de la concentration du ou des gaz. Selon un mode particulier de la méthode de l’invention, la mesure de la longueur d’onde est réalisée à partir du calcul d’un maximum d’une dérivée de ladite évolution de la phase du signal photoacoustique. 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 : , une vue schématique d’un dispositif de mesure de la puissance et de la longueur d’onde d’un rayonnement laser LL par effet photoacoustique selon l’invention ; , une vue schématique d’une méthode de détermination de la longueur d’onde et de la puissance d’un rayonnement laser par effet photoacoustique selon l’invention ; , une vue schématique d’un dispositif selon un premier mode de réalisation de l’invention ; , une vue schématique d’un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ; , une vue schématique d’un système de détection photoacoustique comprenant le dispositif D selon l’invention ; , une vue schématique d’un système de détection photoacoustique selon une alternative de l’invention ; Les références aux figures, quand elles sont identiques, correspondent aux mêmes éléments. Dans les figures, sauf contre-indication, les éléments ne sont pas à l’échelle. La figure 1 représente schématiquement un dispositif D de mesure de la puissance et de la longueur d’onde d’un rayonnement laser LL par effet photoacoustique selon l’invention. Le dispositif D comprend une cellule C contenant au moins un gaz G qui présente une raie d’absorption avec une longueur d’onde centrale . De plus, le dispositif comprend au moins une source laser L adaptée pour émettre dans la cellule C un rayonnement laser LL à une longueur d’onde adaptée à l’excitation du gaz contenu dans la cellule. Le dispositif D comprend également un transducteur électro-acoustique MP agencé au sein de la cellule et adapté pour générer un signal Si représentatif du signal photoacoustique généré dans la cellule. Le transducteur permet de déterminer l’amplitude des ondes acoustiques et ainsi de remonter à la puissance du rayonnement laser, la concentration de l’espèce gazeuse étudiée étant connue (voir plus loin). Ce transducteur peut par exemple être un microphone ou encore un diapason. Dans un autre mode de réalisation, il peut être un transducteur acoustique-optique-électrique. De manière connue en soi, la source laser est configuré pour que le rayonnement laser LL présente une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence de modulation, de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et le gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique (PA) à une fréquence de détection du transducteur électro-acoustique (première condition). De plus, la source laser L selon l’invention est configurée pour que la longueur d’onde moyenne évolue au cours du temps sur une durée et pour que l’excursion en longueur d’onde moyenne comprenne la longueur d’onde centrale (deuxième condition). Cela signifie donc que la longueur d’onde moyenne varie sur une durée et prend une pluralité de valeurs distinctes tel qu’il existe une première pluralité de valeurs telles que et une deuxième pluralité de valeurs telles que . Concrètement, la longueur d’onde émise selon les deux conditions par la source laser L peut s’exprimer sous la forme suivante : avec une fonction qui correspond à la valeur moyenne de la longueur d’onde du rayonnement et une fonction qui représente la partie oscillatoire de la longueur d’onde à la fréquence , dont la valeur moyenne vaut 0, et qui permet de générer de générer le signal PA dans la cellule. La fonction est par exemple une fonction rampe et la fonction est par exemple une fonction triangle ou carré ou encore sinusoïdale. Comme cela sera précisé plus loin, la réalisation conjointe de ces conditions rend possible la détermination exacte la longueur d’onde du rayonnement à partir de la phase du signal PA. Ces formes d’onde sont données à titre d’exemple non limitatif, et tout autre forme d’onde connue de l’homme de l’art et permettant les conditions précités sur la longueur d’onde est à même d’être utilisée. Selon un autre mode de réalisation, la source laser est configuré pour que le rayonnement laser LL présente une puissance optique variable de manière oscillatoire autour d’une puissance moyenne à une fréquence de modulation, de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et le gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique à une fréquence de détection du transducteur électro-acoustique. Dans ce mode de réalisation, la source laser est configurée pour que la longueur d’onde émise soit alors simplement sous la forme suivante : . De manière notable, dans tous les modes de réalisation de l’invention, la cellule C est scellée par une membrane MB de manière à être imperméable au gaz contenu dans la cellule. Cette membrane MB possède une ouverture optique transparente au rayonnement laser émise par la ou les sources lasers L. Par transparente, on entend ici que la transmission de la membrane soit suffisante pour que le rapport signal sur bruit du signal Si généré par le transducteur MP soit supérieur à 1. Cette membrane est une paroi transparente qui n’altère pas, ou de manière négligeable, les propriétés géométriques du faisceau au cours de sa propagation. A l’inverse des dispositifs photoacoustique de détection de gaz de l’art antérieur, le dispositif comprend la membrane MB scellant la cavité afin d’assurer la présence du ou des gaz connus et de permettre au dispositif de fonctionner comme un capteur photoacoustique. Ainsi, la concentration des différents gaz dans la cellule est fixée et connue et il est possible de déterminer la puissance d’un rayonnement grâce à l’amplitude du signal PA une fois que la longueur d’onde est déterminée avec précision (voir plus loin). Le dispositif D comprend en outre des moyens de traitement UT du signal Si électrique généré par le transducteur MP. Les moyens de traitement sont adaptés pour déterminer une mesure de la longueur d’onde du rayonnement LL générant le signal PA. Pour cela, les moyens de traitement sont configurés pour déterminer une évolution du signal PA au cours du temps sur une durée d’évolution de la longueur d’onde moyenne. A partir de cette évolution, les moyens UT sont configurés pour déterminer une évolution de la phase du signal PA représenté par le signal . Par exemple, la phase peut être calculée de la manière suivante (Equation 1): Avec et la transformée de Gabor du signal PA . Alternativement, les moyens de traitement UT du signal Si électrique généré par le transducteur MP comprennent un détecteur synchrone adapté pour générer simultanément le signal PA et un signal représentatif de l’évolution de la phase du signal PA. Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement sont alors configurés pour calculer la dérivée de l’évolution du la phase sur la durée et déterminer le maximum de la dérivée sur cette période de temps. De manière connue en soit, ce maximum est atteint pour une longueur d’onde égale à la longueur d’onde centrale du pic d’absorption du gaz. Ainsi, la détermination du maximum de la dérivée de l’évolution de la phase permet une détermination exacte de l’instant pour lequel la valeur de la longueur d’onde du rayonnement laser est telle que . Dans le cas d’une source laser pompée électriquement, il est alors possible d’associer une valeur du courant d’alimentation permettant de générer un rayonnement laser à cette longueur d’onde . Dans la suite, cette valeur du courant d’alimentation sera utilisée pour réaliser un asservissement du laser sur cette longueur d’onde (voir plus loin). De plus, après déterminer l’instant pour lequel , en comparant l’évolution de la longueur d’onde au cours du temps connue et l’évolution de la phase du signal PA mesurée , on associe une phase du signal PA à une longueur d’onde du rayonnement laser prise à un instant . Ainsi, la mesure ultérieure de la phase du signal PA permet la détermination instantanée de la longueur d’onde du rayonnement laser correspondante. Dans la suite, on choisit une longueur d’onde dite d’asservissement déterminée par les moyens de traitement correspondant à une phase dite d’asservissement. Cette mesure de la longueur d’onde est précise à typiquement pour un pic d’absorption de largeur et pour un rapport signal sur bruit pour le signal PA détecté par le transducteur MP de 100. Ces valeurs sont données à titre d’exemple non limitatif. Cette précision de la mesure dépend principalement de la concentration de gaz dans la cavité scellée, de la puissance laser entrant dans la cavité, et de la performance de la cavité (facteur de qualité et bruit). Selon un mode de réalisation, la séquence d’évolution de la longueur d’onde est répétée une pluralité de fois de manière à ce que les moyens de traitement réalisent une moyenne des évolutions du signal PA obtenues pour chaque répétition. Cela permet d’obtenir un signal PA moyenné plus robuste et ainsi d’améliorer le rapport signal sur bruit et donc d’améliorer la précision de la mesure de la longueur d’onde. De manière importante, dans le dispositif D de l’invention, la concentration C(i) des différentes espèces gazeuses G(i) est connue et stockée dans les moyens UT. Pour une longueur laser à l’instant , on calcule la puissance du rayonnement laser à partir du maximum de l’amplitude du signal Si représentatif du signal PA et de la concentration du gaz à partir duquel est généré le signal PA. On a : avec A un facteur de conversion qui est déterminé par calibration préalable de l’instrument. Pour une longueur laser , on déduit la puissance laser à partir du de l’amplitude du signal Si représentatif du signal PA et d’un coefficient K tenant de la position de la longueur par rapport à la longueur d’onde et de la forme pic d’absorption. On a : C’est donc la détermination exacte de la longueur d’onde et le fait que la cellule C soit scellée avec une concentration de gaz connue qui permet la détermination de la puissance du rayonnement laser correspondante. Le dispositif D selon l’invention est donc un capteur photoacoustique à faible coût qui est une alternative au capteur de puissance et aux autres techniques de détermination de la longueur d’onde de l’art antérieur. De manière préférentielle, la concentration du ou des gaz G dans la cellule est supérieure à 1 ppm. Cela est nécessaire pour obtenir un signal PA suffisant pour permettre une détermination suffisamment précise de la longueur d’onde et de la puissance . De manière préférentielle, la concentration du ou des gaz dans la cellule est supérieure à 100 ppm afin de pouvoir mesurer les fines variations en longueur d’onde du rayonnement laser LL. De manière préférentielle, la cellule est une cellule photoacoustique résonante à au moins une fréquence de résonnance. Une telle cellule permet d’amplifier le signal PA produit par l’interaction entre le rayonnement lumineux et le gaz à détecter contenu dans la cellule C. Pour cela, les ondes acoustiques générées par effet photoacoustique doivent être à la fréquence de résonnance de la cellule. Il faut, de manière connue, que la modulation de la longueur d’onde du rayonnement lumineux produit par la source laser L soit réalisée autour d’un maximum d’absorption du gaz étudié, à une fréquence égale à la moitié de cette fréquence de résonnance. Dans le dispositif D du mode de réalisation de la figure 1, la raie d’absorption du gaz étudié est centrée en λc. La longueur d’onde du rayonnement laser varie alors entre et à une fréquence de modulation . A titre d’exemple non limitatif, la fréquence de modulation vaut L’interaction entre le laser et le gaz produit alors un signal photoacoustique sinusoïdal à une fréquence de 1 et la fréquence de résonance de la cellule vaut . La fréquence de répétition des impulsions lasers est au moins 10 fois, préférentiellement 100, encore préférentiellement 1000 fois supérieure à la fréquence de résonnance de la cellule, de sorte que le rayonnement laser apparaisse comme continu du point de vue de la fréquence de modulation. Selon un mode de réalisation de l’invention, la cellule C contient une pluralité de gaz distincts, chacun comprenant au moins une raie d’absorption spectralement distincte des autres et le dispositif comprend une pluralité de sources lasers monochromatiques chacune située à l’extérieur de la cellule et adaptées pour illuminer la cellule et ainsi exciter un gaz associée. Dans ce mode de réalisation, le dispositif permet donc, pour une pluralité de sources lasers, de mesurer la puissance et la longueur d’onde. Dans la suite de la description, on ne mentionnera qu’une source laser et un seul gaz dans la cellule par soucis de concision. Il est entendu que ce choix constitue un simple exemple et que tous les modes de réalisation du dispositif selon l’invention s’appliquent également au cas où le dispositif comprend une pluralité de sources laser et de gaz dans la cellule C. Alternativement, la source laser est adaptée pour émettre un peigne de fréquences, chacune des fréquences étant adaptée pour illuminer la cellule et exciter un gaz associée. La illustre une méthode de l’invention adaptée pour déterminer la longueur d’onde et la puissance d’un rayonnement laser par effet photoacoustique. Cette méthode est mise en œuvre par le dispositif des figures 1 et 3-6. Cette méthode comprend une première étape A mise en œuvre par la ou les sources lasers L consistant à générer, dans la cellule C, le rayonnement laser LL à une longueur d’onde adaptée à l’excitation d’au moins un gaz contenu dans la cellule C. Comme expliqué précédemment, le rayonnement laser LL généré présente une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence de modulation f 1 de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et au moins un gaz contenu dans la cellule induise la génération du signal photoacoustique à une fréquence de détection du transducteur électro-acoustique MP. De plus le rayonnement généré présente une excursion en longueur d’onde moyenne du rayonnement laser comprenant la longueur d’onde centrale de la raie d’absorption du gaz dans la cellule et la longueur d’onde moyenne évolue au cours du temps sur une durée . Le fait que l’excursion en longueur d’onde comprenne la longueur d’onde centrale est nécessaire afin que la longueur d’onde du rayonnement scanne la raie d’absorption et que l’on puisse ainsi correctement calibrer la longueur d’onde en associant le maximum du signal PA à la longueur d’onde centrale de la raie d’absorption. La méthode de la comprend une étape B, après l’étape A, de détection, par le transducteur électro-acoustique du signal PA généré dans la cellule. L’étape B comprend une étape de génération du signal Si représentatif du signal photoacoustique dans la cellule. Après l’étape B, la méthode comprend une étape C de détermination d’une évolution au cours du temps de la phase du signal photoacoustique PA à partir du signal photoacoustique détecté, pendant la durée . Comme vu précédemment, la détermination de la phase peut être effectué par une étape préalable du calcul de la transformée de Gabor du signal PA à la fréquence de modulation et avec l’équation 1. Alternativement, cette mesure de la phase est effectuée par le biais d’un détecteur synchrone adapté pour générer simultanément le signal PA et un signal représentatif de l’évolution de la phase du signal PA. Selon une autre alternative, la phase est déterminée par les moyens de traitement UT à partir du signal généré par le transducteur MP par toute méthode connue de l’homme de l’art. Après l’étape C, la méthode comprend une étape D de détermination de la longueur d’onde du rayonnement à partir de l’évolution au cours du temps de la phase du signal photoacoustique sur la durée . Comme expliqué plus haut, cette détermination est réalisée par le calcul du maximum de la dérivée de l’évolution de la phase du signal photoacoustique sur la durée , ce maximum étant obtenu pour une longueur d’onde de rayonnement égale à la longueur d’onde centrale . Enfin, la méthode de la figure 2 comprend une ultime étape E de détermination de la puissance du rayonnement laser à partir du signal photoacoustique et d’une estimation de la concentration du gaz. En effet, la concentration du gaz dans la cellule étant connue, les moyens de traitement sont configurés pour calculer la puissance du rayonnement laser obtenue pour une longueur d’onde égale à la longueur d’onde centrale selon l’équation . Les étapes, C, D et E sont mises en œuvre par les moyens de traitement UT. La méthode de la figure 2 permet donc la détermination exacte de la longueur d’onde puis la détermination de la puissance laser du rayonnement laser générant le signal PA. La présente un dispositif selon un premier mode de réalisation de l’invention dans lequel la ou les sources lasers sont des sources pompées électriquement par un circuit d’alimentation CA. Par exemple, la source laser est un laser à cascade quantique ou encore des diodes lasers. Ce circuit d’alimentation est relié aux moyens de traitement UT et génère un courant électrique impulsionnel dit de génération pompant la source laser afin de faire fonctionner le ou les sources lasers en mode impulsionnel. La source laser est alimentée par un circuit d’alimentation CA appliquant à la source laser L, de manière répétée avec une période , un courant de génération de la forme suivante : , avec et avec l’offset du courant , la pente du courant et l’amplitude du courant de modulation. Cette forme d’onde est donnée à titre d’exemple non limitatif, et tout autre forme d’onde connue de l’homme de l’art et permettant les conditions précités sur la longueur d’onde est à même d’être utilisé (voir par exemple J. Saarela et al , , "Wavelength modulation waveforms in laser photoacoustic spectroscopy," Appl. Opt. 48 , 743-747 (2009)). De plus, de manière connue en soit, le circuit d’alimentation CA est configuré pour générer en outre, en dehors de l’application du courant de génération, un courant dit de base prenant des valeurs non nulles entre des impulsions lasers avec une intensité inférieure à l’intensité du courant de génération au cours des impulsions laser. Ce courant de base est modulé en intensité afin de générer la variation oscillatoire de la longueur d’onde et donc générer le signal PA. Alternativement, selon un autre mode de réalisation, c’est le courant de base et non pas le courant de génération qui porte la forme d’onde répétée sur la période . Ainsi, par exemple, le courant de base porte la forme d’onde précitée , avec et le courant de génération est simplement de la forme Dans le dispositif de la figure 3, selon une première variante, le circuit d’alimentation est en outre contrôlé par les moyens de traitement et configuré pour que le courant de base soit modulé en intensité de manière à réaliser un asservissement de la longueur d’onde du rayonnement laser LL sur la longueur d’onde centrale . Cet asservissement est réalisé par l’intermédiaire de l’évolution de la phase du signal PA qui constitue le signal d’erreur. En effet, la phase présente une pente importante (dérivée maximale) et un comportement linéaire autour de la longueur d’onde centrale ce qui sont des caractéristiques idéales pour un signal d’erreur d’asservissement. Les moyens de traitement contrôlant le circuit d’alimentation sont donc configurés pour que le circuit CA injecte une valeur du courant de génération permettant d’obtenir la longueur d’onde . L’asservissement est réalisée par les moyens de traitement, via une électronique de rétroaction, selon les procédés classiques d’asservissement, par exemple, sans être restrictif, avec une électronique de rétroaction PI ou PID pour Proportionnelle Intégrale Dérivée, allusion aux trois modes d’action sur le signal d’erreur de l’électronique de rétroaction. Ce type de rétroaction permettant de faire converger le signal d’erreur vers une valeur fixée est bien connu en automatique. Selon une deuxième variante, les moyens de traitement sont configurés pour réaliser un asservissement sur une longueur d’onde d’asservissement choisie Les moyens de traitement sont alors configurés pour réaliser un asservissement du circuit d’alimentation CA ou du dispositif de contrôle Temp (voir ) en maintenant la phase du signal photoacoustique sur la phase d’asservissement et donc en maintenant la longueur d’onde de la source laser sur la longueur d’onde d’asservissement. De manière avantageuse, les moyens de traitement sont adaptés pour ajuster la phase d’asservissement au cours du temps lorsque celle-ci dérive, cette dérive pouvant être provoquée par de nombreux paramètres expérimentaux, de manière à ce que la longueur d’onde soit toujours asservie sur la longueur d’onde . La présente schématiquement un deuxième mode de réalisation de l’invention identique à celui de la , à l’exception du fait que, ici, l’asservissement est réalisé par les moyens de traitement sur un dispositif de contrôle Temp de température de la zone active du laser L. En effet, de manière connue en soi, dans un laser pompé électriquement et pour un courant appliqué au laser supérieur au seuil d’injection, la longueur d’onde émise par le laser L peut s’exprimer de la manière suivante : Avec la longueur théorique du laser pour 0K et 0 mA de courant, le coefficient de température de la longueur d’onde, le coefficient de courant de la longueur d’onde, avec la température du laser et avec le courant appliqué au laser. Le contrôle de la température T de la zone active piloté par les moyens de traitement UT permet donc de réaliser un asservissement du laser en maintenant la phase du signal photoacoustique sur la phase d’asservissement et donc en maintenant la longueur d’onde de la source laser sur la longueur d’onde d’asservissement . Selon un mode de réalisation le dispositif de contrôle Temp est une résistance accolée ou disposée à proximité de la zone active de manière à pouvoir contrôler sa température. Alternativement, selon un autre mode de réalisation, le dispositif Temp est un système Peltier comprenant le laser L permettant de réguler précisément la température T de la zone active. Alternativement, selon un troisième mode de réalisation, le dispositif de contrôle de la température est le circuit d’alimentation CA du laser L. En effet, un courant d’injection plus important va faire chauffer la zone active et va donc modifier la longueur d’onde émise. Il est donc possible réaliser un asservissement du laser en contrôlant la température de la zone active par le biais du circuit d’alimentation. Une application du dispositif selon l’invention est de permettre le contrôle de la longueur d’onde et de la puissance laser en combinaison avec un dispositif de détection de gaz par photoacoustique. Ainsi, la figure 5 illustre schématiquement un système de détection photoacoustique DP, comprenant le dispositif D selon l’invention adapté pour mesurer la longueur d’onde et la puissance d’un rayonnement laser par photoacoustique. De plus, le système DP comprend un dispositif de détection de gaz photoacoustique DPA conventionnel possédant une face d’entrée laser EL. Le dispositif DPA est un dispositif photoacoustique classique de détection de gaz. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le dispositif D comprend une fenêtre optique appelée face de sortie laser FL traversée par une première portion du rayonnement laser émis par la source L dans la cellule. Le dispositif DPA est agencé pour que cette première portion traverse la face EL et permette de réaliser la détection de gaz. C’est le fait que la cellule C soit scellée qui permet d’assurer la présence du gaz connu dans cette cellule et permet le fonctionnement du dispositif D comme capteur photoacoustique. Le dispositif D est donc un capteur facilement intégrable dans un montage de photoacoustique et qui permet la mesure de la puissance et la longueur d’onde du rayonnement laser. Le dispositif D permet de plus de réaliser un asservissement précis de la longueur d’onde laser sur une valeur cible afin d’éviter toute dérive préjudiciable à la détection de gaz par le dispositif DPA. La est une alternative au mode de réalisation de la dans lequel une lame séparatrice LS sépare le rayonnement émis par la source L en une première portion du rayonnement laser émis par la source L vers la face d’entrée laser EL et dans le dispositif DPA et en une deuxième portion dirigée dans la cellule C. Par rapport au mode de réalisation de la , ce mode de réalisation présente l’avantage de ne pas dégrader les propriétés optiques du faisceau laser dirigé vers le dispositif DPA et de réduire les contraintes dans l’architecture des composants. Dans une autre alternative au mode de réalisation de la , le dispositif DPA comprend une face de sortie laser et le dispositif D est agencée de manière à ce qu’un rayonnement transmis par la face de sortie laser du dispositif DPA entre dans la cellule C. Ce mode de réalisation présente l’avantage de prendre en compte d’éventuelles dégradations supplémentaires de la puissance laser qui pourraient avoir lieu dans la cellule de gaz du dispositif DPA, comme une obstruction de la face d’entrée laser. Selon un autre mode de réalisation, la mesure de la longueur d’onde et l’asservissement à partir du signal PA détecté par le transducteur MP est réalisée par toute méthode connue de l’homme de l’art. Selon un quatrième mode de réalisation préféré de l’invention, le transducteur MP est un microphone, par exemple un microphone MEMS (pour micro système électromécanique) ou ECM (pour microphone à condensant électret). Le microphone comprend un boitier (ou cavité) qui comprend une zone d’entrée acoustique adaptée pour laisser les ondes acoustiques pénétrer dans le boitier afin de les détecter par un diaphragme (par exemple un diaphragme MEMS ou ECM). Dans ce quatrième mode de réalisation, le boitier entourant le microphone MP constitue la cellule C et est imperméable au gaz. La membrane MB qui scelle la cellule C de manière à la rendre imperméable au(x) gaz contenu(s) dans la cellule forme ainsi la zone d’entrée acoustique. De manière critique, dans ce mode de réalisation, la cellule C n’est donc pas une cavité acoustique résonante. En effet, les inventeurs ont observé que pour une concentration d’environ 1000ppm de H2O et une puissance optique de 1mW il n’est pas nécessaire d’utiliser une cellule acoustique résonante afin d’amplifier le signal PA. Il est entendu que ces valeurs sont données à titre d’exemple et qu’un autre gaz avec une autre concentration peut être utilisé avec une puissance optique comparable. Ceci rend possible l’utilisation d’une cellule C de dimension beaucoup plus petite que les cavités acoustiques résonantes typiquement utilisées dans l’art antérieur. A titre d’exemple non limitatif, dans le mode de réalisation préféré de l’invention, la cellule C formée par le boitier du microphone MP présente des dimensions inférieures à 3mm par 4mm par 1.2mm, encore préférentiellement inférieure à 900µm par 300µm par 900µm. Ce quatrième mode de réalisation présente donc une compacité très élevée. Dispositif (D) de mesure d’un rayonnement laser par effet photoacoustique comprenant : - une cellule (C) contenant au moins un gaz (G) présentant une raie d’absorption avec une longueur d’onde centrale , - un transducteur électro-acoustique (MP) agencé au sein de la cellule et adapté pour générer un signal électrique (Si) représentatif du signal photoacoustique dans la cellule - des moyens de traitement (UT) du signal électrique généré par le transducteur électro-acoustique, dans lesquels est stockée une estimation de la concentration du ou des gaz, - au moins une source laser (L) adaptée pour émettre dans la cellule un rayonnement laser (LL) à une longueur d’onde adaptée à l’excitation d’au moins un gaz contenu dans la cellule, ledit rayonnement laser présentant une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence (f 1 ) de modulation ou une puissance optique variable de manière oscillatoire autour d’une puissance moyenne à ladite fréquence de modulation (f 1 ), de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et au moins un gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique à une fréquence de détection du transducteur électro-acoustique, ladite cellule étant scellée par une membrane (MB) de manière à être imperméable au(x) gaz contenus dans la cellule et possédant une ouverture optique transparente au rayonnement laser, lesdits moyens de traitement étant adaptés pour déterminer la longueur d’onde du rayonnement laser à partir du signal photoacoustique. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la ou les sources lasers sont en outre configurées pour que ladite longueur d’onde moyenne évolue au cours du temps et pour qu’une excursion en longueur d’onde moyenne comprenne ladite longueur d’onde centrale, lesdits moyens de traitement étant en outre adaptés pour déterminer : une évolution de la phase du signal photoacoustique au cours du temps à partir dudit signal électrique (Si), la longueur d’onde du rayonnement laser à partir d’une évolution au cours du temps de ladite phase du signal photoacoustique. Dispositif selon la revendication précédente, lesdits moyens de traitement étant en outre adaptés pour déterminer une puissance du rayonnement laser, à partir du signal électrique (Si) et de ladite estimation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cellule contient une pluralité de gaz distincts, chacun comprenant au moins une raie d’absorption spectralement distincte des autres, ledit dispositif comprenant en outre une pluralité de sources lasers chacune située à l’extérieur de la cellule et adaptée pour exciter un gaz associé. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de traitement sont configurés pour déterminer une phase dite d’asservissement du signal photoacoustique obtenue pour une longueur d’onde dite d’asservissement de la ou des sources lasers. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la ou les sources lasers comprennent des lasers à pompage électrique, ledit dispositif comprenant un circuit d’alimentation (CA) générant un courant électrique impulsionnel (CG) dit de génération pompant la ou les sources lasers, afin de faire fonctionner le ou les sources lasers en mode impulsionnel, les moyens de traitement étant reliés au circuit d’alimentation, ledit circuit d’alimentation étant configuré pour générer en outre un courant (CB) dit de base prenant des valeurs non nulles entre des impulsions lasers, et présentant une intensité inférieure à l’intensité du courant de génération au cours des impulsions laser, le courant de base étant modulé en intensité afin de générer ladite variation oscillatoire de la longueur d’onde. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le circuit d’alimentation est configuré pour que le courant de base soit modulé en intensité de manière à réaliser un asservissement de la phase du signal photoacoustique sur ladite phase d’asservissement. Dispositif selon la revendication 6, comprenant un dispositif de contrôle (Temp) d’une température d’une zone active de la ou des sources lasers, relié aux moyens de traitement, ledit dispositif de contrôle de la température étant configuré pour ajuster la température de la zone active de la ou des sources lasers de manière à réaliser l’asservissement de la phase du signal photoacoustique sur ladite phase d’asservissement. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de contrôle de la température est une résistance, un système Peltier ou ledit circuit d’alimentation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel la concentration du ou des gaz est supérieure à 1 ppm, préférentiellement supérieure à 100 ppm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédente, dans le transducteur est un microphone comprenant un boitier imperméable au(x) gaz, dans lequel est compris un diaphragme adapté pour détecter le signal photoacoustique, la cellule (C) étant formée par ledit boitier. Système de détection photoacoustique (DP), comprenant : un dispositif de mesure selon l’une quelconque des revendications précédentes, un dispositif de détection de gaz photoacoustique (DPA) possédant une face d’entrée laser (EL), ledit dispositif étant adapté pour qu’une première portion du rayonnement laser émis par au moins une source laser illumine ladite face d’entrée du système détection de gaz photoacoustique. Système selon la revendication précédente, dans lequel ladite cellule comprend une face de sortie laser (SL), l’au moins une source laser et ledit dispositif de détection de gaz photoacoustique étant agencés pour que ladite première portion corresponde au rayonnement laser traversant ladite face de sortie laser. Système selon la revendication 12, comprenant un composant optique (LS) adapté pour séparer ledit rayonnement laser en ladite première portion dirigée vers ladite face d’entrée laser dudit système photoacoustique et une deuxième portion dirigée dans ladite cellule : Méthode de détermination de la longueur d’onde et de la puissance d’un rayonnement laser par effet photoacoustique comprenant les étapes suivantes : Générer, dans une cellule C contenant au moins un gaz (G) présentant une raie d’absorption avec une longueur d’onde centrale , un rayonnement laser (LL) à une longueur d’onde adaptée à l’excitation d’au moins un gaz contenu dans la cellule, ledit rayonnement laser présentant une longueur d’onde variable de manière oscillatoire autour d’une longueur d’onde moyenne à une fréquence (f 1 ) de modulation de telle sorte qu’une interaction entre le rayonnement laser et au moins un gaz contenu dans la cellule induise la génération d’un signal photoacoustique, une excursion en longueur d’onde moyenne du rayonnement laser comprenant ladite longueur d’onde centrale, ladite longueur d’onde moyenne évoluant au cours du temps, ladite cellule étant scellée par une membrane (MB) de manière à être imperméable au(x) gaz contenus dans la cellule ; Détecter ledit signal photoacoustique et générer un signal électrique (Si) représentatif du signal photoacoustique dans la cellule ; Déterminer une évolution au cours du temps de la phase du signal photoacoustique à partir dudit signal photoacoustique, Mesurer la longueur d’onde du rayonnement à partir d’une évolution au cours du temps de ladite phase du signal photoacoustique, et Mesurer une puissance du rayonnement laser, à partir du signal électrique et d’une estimation de la concentration du ou des gaz. Méthode selon la revendication précédente, dans laquelle la mesure de la longueur d’onde est réalisée à partir du calcul d’un maximum d’une dérivée de ladite évolution de la phase du signal photoacoustique.