Brevet FR3073950A1 (20190524)

REVENDICATIONS1. Dispositif d'étalonnage (1) d'un lidar (2) atmosphérique comprenant : -une fibre optique (3) agencée pour propager au moins une partie d'un faisceau (5) émis par le lidar, -un élément réflecteur (6) situé à une extrémité de la fibre optique et agencé pour réfléchir dans la fibre optique une portion (7) de l'au moins une partie du faisceau se propageant dans la fibre optique ; le dispositif d'étalonnage étant caractérisé en ce que : -la fibre optique comprend des diffuseurs répartis le long de la fibre 10 optique et rétrodiffusant des fractions de l'au moins une partie du faisceau se propageant dans la fibre optique, et en ce qu'il comprend : -un dispositif de couplage (9) agencé pour coupler : - dans la fibre optique au moins une partie (4) du faisceau émis par le lidar, et 15 - dans le lidar au moins une partie (71,81,181) desdites fractions rétrodiffusées par les diffuseurs, et au moins une partie d'un faisceau réfléchi par l'élément réflecteur.\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une 20 partie des diffuseurs sont des défauts d'homogénéité de la fibre optique (3).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les défauts d'homogénéité de la fibre optique (3) sont des défauts intrinsèques de la fibre optique. 25\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les défauts d'homogénéité de la fibre optique (3) sont des défauts apportés volontairement à la fibre optique. 30\n<CLM>\1\tDispositif d'étalonnage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique (3) comprend des diffuseurs répartis sur toute la longueur de la fibre optique et agencés pour - 24 - reproduire des effets de rétrodiffusion et/ou d'extinction engendrés par une atmosphère inhomogène sur un faisceau (5) émis par un lidar (2).\n<CLM>\1\tDispositif d'étalonnage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 5 caractérisé en ce que la fibre optique (3) comprend des diffuseurs localisés en une ou plusieurs zones définies de la fibre optique, appelées zones diffusantes (17), lesdits diffuseurs étant agencés de manière à ce que ladite ou lesdites zones diffusantes présentent des coefficients de rétrodiffusion et d'extinction ajustables de manière à reproduire des effets de rétrodiffusion 10 et/ou d'extinction engendrés par un ou plusieurs types d'aérosols atmosphériques sur un faisceau (5) émis par un lidar (2).\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de couplage (9) comprend un atténuateur optique (10) 15 agencé pour atténuer une puissance d'un faisceau incident (4), ledit faisceau incident étant défini comme ladite au moins une partie du faisceau (5) émis par le lidar et couplée avec la fibre optique (3).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 7, comprenant : 20 -un détecteur (14), situé en aval de l'élément réflecteur (6) par rapport à la direction de propagation du faisceau incident (4), agencé pour mesurer une puissance d'une partie (15) du faisceau incident non réfléchie par l'élément réflecteur, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : 25 -une unité de traitement (16) configurée pour calculer la puissance du faisceau incident.\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité de traitement (16) est reliée à l'atténuateur (10) et/ou au lidar (2), et 30 configurée pour moduler une puissance du faisceau (5) émis par le lidar et/ou la puissance du faisceau incident (4), au moyen de l'atténuateur, de manière à ce que des caractéristiques de faisceaux rétrodiffusés (8,18) par les défauts d'homogénéité de la fibre optique (3), et des caractéristiques de l'au moins un faisceau réfléchi (7) soient dans la gamme des paramètres - 25 - d'une chaîne de détection du lidar utilisés dans le cas de mesures atmosphériques extérieures.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 lequel au moins un des diffuseurs présente un coefficient d'extinction optique et/ou un coefficient de rétrodiffusion optique différent d'un coefficient d'extinction optique et/ou d'un coefficient de rétrodiffusion optique d'au moins un autre des diffuseurs.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de brouillage de phase (13) agencé pour générer des variations de chemins optiques dans la fibre optique (3) supérieure à une longueur d'onde du faisceau (5) émis par le lidar (2).\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de brouillage de phase (13) comprend : -un système mécanique agencé pour générer des vibrations sur tout ou partie de la fibre optique (3), et/ou -un dispositif thermique de chauffage et/ou de refroidissement, non homogène, d'au moins une partie de la fibre optique, et/ou -une modulation d'une fréquence de la source laser du lidar (2) comprise, de préférence, entre 1 kHz et 10 GHz.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément réflecteur (6) est constitué par un plan de sortie (11) de la fibre optique (3), ledit plan de sortie formant un angle avec un plan perpendiculaire à un axe de révolution du coeur de la fibre optique.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique (3) présente une longueur L telle que la distance maximale mesurable par le lidar (2) soit supérieure à L/n, où n est un indice effectif du mode transverse de propagation de la fibre optique. -26-\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle formé entre le plan de sortie (11) de la fibre optique (3) et un plan perpendiculaire à l'axe de révolution du coeur de la fibre optique est compris entre 0 et 80°, de préférence entre 0 et 40°, de 5 préférence encore entre 0 et 20°.\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique (3) est une fibre optique multimodes. 10\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre du coeur de la fibre optique (3) est inférieur à 200 pm, de préférence inférieure à 100 pm.\n<CLM>\1\tUtilisation du dispositif d'étalonnage selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 17, pour la mise en oeuvre d'un procédé d'étalonnage d'un lidar atmosphérique.\n<CLM>\1\tLidar atmosphérique dans lequel est intégré un dispositif d'étalonnage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, ledit dispositif 20 d'étalonnage étant agencé pour contrôler, lorsque le lidar (2) est en fonctionnement, l'étalonnage du lidar : -en continu, par l'intermédiaire d'une partie d'un faisceau émis par le lidar et déportée en continue vers ledit dispositif d'étalonnage, ou -à intervalle de temps régulier, en outre durant un intervalle de 25 temps séparant deux mesures consécutives du lidar, en déportant le faisceau émis par le lidar vers ledit dispositif d'étalonnage.\n<CLM>\1\tProcédé d'étalonnage d'un lidar (2) atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comprend un calcul de paramètres d'étalonnage du lidar à partir, en 30 outre, de données provenant : -d'un signal (21) d'une partie réfléchie (7), par un élément réflecteur (6) dans une fibre optique (3), d'au moins un faisceau se propageant dans ladite fibre optique, ledit élément réflecteur étant situé à une extrémité de la fibre optique par rapport à une direction d'un faisceau incident (4), ledit faisceau incident étant défini comme un faisceau (5), ou une partie d'un -27- faisceau, émis par le lidar et couplé avec la fibre optique au niveau d'une autre extrémité de ladite fibre optique, et -de signaux (22) de fractions diffusées, par des diffuseurs répartis sur toute la longueur de la fibre optique, de l'au moins un faisceau se 5 propageant dans la fibre optique, une partie desdites fractions diffusées de l'au moins un faisceau se propageant dans la fibre optique étant couplées au lidar, lesdits diffuseurs étant agencés pour reproduire des effets de rétrodiffusion et d'extinction engendrés par une atmosphère inhomogène sur un faisceau émis par un lidar. 10\n<CLM>\1\tProcédé d'étalonnage selon la revendication précédente dans lequel les paramètres d'étalonnage sont calculés à partir de données provenant d'un ou de plusieurs signaux (28) d'une ou de plusieurs fractions de l'au moins un faisceau se propageant dans la fibre optique diffusées par une ou 15 plusieurs zones diffusantes (17) localisées comprenant des diffuseurs ; ladite ou lesdites zones diffusantes localisées présentent des coefficients de rétrodiffusion et d'extinction ajustables de manière à reproduire des effets de rétrodiffusion et/ou d'extinction engendrés par des aérosols atmosphériques inhomogènes sur un faisceau (5) émis par un lidar (2). 20\n<CLM>\1\tProcédé d'étalonnage selon l'une des revendications 20 ou 21 comprenant : -une mesure, par un détecteur (14) situé en aval de l'élément réflecteur (6) par rapport à la direction de propagation du faisceau incident 25 (4), d'une puissance d'une partie (15) du faisceau incident non réfléchie par l'élément réflecteur, -un calcul, par une unité de traitement, d'une puissance dudit faisceau incident, -un ajustement, à partir de la puissance dudit faisceau incident 30 calculée, d'une puissance du faisceau (5) émis par le lidar (2) et/ou de la puissance du faisceau incident, au moyen d'un atténuateur (10), de manière à ce que des caractéristiques de faisceaux diffusés par les défauts d'homogénéité de la fibre optique (3) et des caractéristiques d'un ou de plusieurs faisceaux réfléchis (7) soient dans la gamme des paramètres de la -28- chaîne de détection du lidar utilisés dans le cas de mesures atmosphériques extérieures.\n<CLM>\1\tProcédé d'étalonnage selon l'une des revendications 20 à 22, 5 comprenant une étape de génération, par au moins un dispositif de brouillage (13), d'au moins une variation de chemin optique dans la fibre optique (3), ladite au moins une variation de chemin optique étant supérieure à une longueur d'onde du faisceau (5) émis par le lidar (2). 10\n<CLM>\1\tProcédé d'étalonnage selon l'une quelconque des revendications 20 à 22 caractérisé en ce que les paramètres d'étalonnage comprennent : -un étalonnage de la mesure en distance à partir de caractéristiques d'un écho lidar (7), en outre, à partir des caractéristiques temporelles du ou des faisceaux réfléchis (7) par l'élément réflecteur, 15 -un étalonnage de la résolution spatiale à partir de caractéristiques d'un étalement temporel de l'écho lidar, -un étalonnage de la mesure en vitesse à partir de caractéristiques spectrales des faisceaux diffusés par les diffuseurs, -un étalonnage de la résolution en vitesse, selon la puissance 20 détectée, à partir d'un écart type de la mesure en vitesse, ledit écart type étant modulé : - par atténuation progressive du ou des faisceaux se propageant dans la fibre optique au moyen des défauts d'homogénéité répartis de façon uniforme sur toute la longueur de la fibre 25 optique (3), et/ou - par une modification du couplage du faisceau (5), ou de la partie du faisceau, émis par le lidar (2) avec la fibre optique au moyen du dispositif de couplage (9), -une évaluation de l'efficacité du lidar. 30\n<CLM>\1\tProcédé d'étalonnage selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'évaluation de l'efficacité est obtenue en calculant un rapport entre la puissance des faisceaux rétrodiffusés par la fibre optique et mesurés par le lidar et la puissance du faisceau émis par le lidar et couplé avec la fibre 35 optique.