Nous avons utilisé le banc de test pour valider et caractériser la mesure distri-buée du B-OTDR DSTS. L’enceinte climatique a été réglée pour réaliser plusieurs paliers de température et à chacun de ces paliers, une mesure distribuée de diffu-sion Rayleigh et Brillouin a été réalisée. Les paramètres clés de ces mesures sont définis dans le tableauIV.5.
Résolution spatiale 2 m
Temps de mesure / acquisitions 15 min / 3 500 000 acquisitions Balayage du laser / Nombre de
mesures décorrélées / CRN théorique 250 GHz / 5000 / 1,4 % Paliers de température testés 22 °C / 23 °C / 25 °C / 35 °C / 45 °C
TABLE IV.5 – Configuration de l’interrogateur pour les essais de validation de la méthode du ratio de Landau Placzek pour une
mesure indépendante de température et de déformation.
La FigureIV.17représente une cartographie du spectre optique distribué en fonction de la distance. Nous pouvons noter plusieurs points :
— la mesure de rétrodiffusion Rayleigh est observée sur la cartographie à une fréquence proche de 200 MHz qui correspond à la fréquence du modulateur acousto-optique présent dans l’appareil. On observe 3 pics d’intensité aux distances correspondant aux 2 connecteurs présents sur la ligne optique qui connectent l’interrogateur à la ligne (0 m) et la fibre dans la boite isolée à l’enceinte climatique (200 m). Le dernier pic correspond à la réflexion en fin de fibre (650 m) ;
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
— on observe également un premier spectre Brillouin à partir de 0 m jusqu’à 200 m correspondant à la fibre placée dans la boite isolée thermiquement. Ce spectre est à une fréquence de battement d’environ 350 MHz. Puis un second spectre Brillouin entre 200 m et 650 m correspond au banc d’essai placé dans l’enceinte climatique. Ce spectre est mesuré à une fréquence au-tour de 500 MHz.
FIGUREIV.17 – Spectre optique distribué des diffusions Brillouin et Rayleigh mesurées simultanément par l’interrogateur.
La Figure IV.18 correspond à un spectre obtenu à 300 m de l’interrogateur. C’est à partir de ce spectre que nous pouvons en déduire les mesures de fréquence et puissance Brillouin ainsi que la mesure des pertes optiques dans la fibre à partir de la rétrodiffusion Rayleigh.
FIGURE IV.18 – Spectres optiques de diffusion Brillouin et Ray-leigh mesurés simultanément par l’interrogateur en un seul point
de la fibre.
Le traitement de la mesure de l’interrogateur DSTS, encore appelé FEBUS G2-R, est relativement similaire à celui du B-OTDR standard présenté dans le cha-pitreII. Il consiste en deux étapes :
— évaluer la fréquence du pic de diffusion Brillouin : la mesure de la fré-quence de diffusion Brillouin de la fibre est très similaire à ce qui est déjà réalisé par l’interrogateur FEBUS G1-R ;
— évaluer la puissance des rétrodiffusions Brillouin et Rayleigh : la détermi-nation des puissances de diffusion Rayleigh et Brillouin se fait en calculant la moyenne des points d’intensité qui se trouvent au-dessus de la largeur à mi-hauteur des deux diffusions.
La FigureIV.19montre la mesure en température réalisée par l’interrogateur en analysant uniquement la fréquence de la diffusion Brillouin. Les deux cy-lindres étant à la même température, on voit sur cette mesure que les effets de la dilatation thermique faussent la mesure absolue de température. En effet, sur une mesure à une température de 40 °C, les portions de fibre sur les deux cylindres sont évaluées comme étant à une température de plus de 45 °C. Ces portions per-çoivent à la fois l’évolution de la température mais également l’évolution de leur déformation due à l’expansion des cylindres, ce qui engendre une mauvaise in-terprétation du B-OTDR. Le pic observé sur le deuxième cylindre est lié à une déformation excessive causée par la colle appliquée sur la fibre pour la maintenir enroulée autour du cylindre. Les petites fluctuations de température observées sont liées à des variations de la fréquence Brillouin qui dépend des caractéris-tiques locales de la fibre (indice effectif, propriété du matériau,...) mais également à de la déformation résiduelle.
FIGURE IV.19 – Températures de la fibre à différents paliers is-sues d’une mesure B-OTDR standard résolue uniquement en
fré-quence.
Les résultats de la mesure des deux puissances de diffusion sont affichés en FigureIV.20:
— courbe de diffusion Rayleigh (Figure IV.20a) : cette figure représente la puissance de diffusion Rayleigh. On observe sur la première portion de 0 m à 200 m, la fibre isolée dans la boite, en dehors de l’étuve, et dont la température est stable durant tous les essais. La deuxième portion corres-pond à la longueur de fibre présente sur le banc d’essai dans l’étuve. Ces courbes de diffusion Rayleigh nous montrent une certaine stabilité de la mesure quelque soit la température de l’étuve, ce qui valide la réduction du phénomène de CRN effectuée. Néanmoins, quelques points de mesure varient d’une température à l’autre, signe que le CRN est réduit mais que son influence n’est pas complètement annihilée ;
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
— courbe de diffusion Brillouin (FigureIV.20b): ce graphique montre quant à lui les courbes de la puissance de diffusion Brillouin qui témoignent de la sensibilité de la diffusion Brillouin à la température. En effet, la mesure sur la fibre placée en dehors de l’étuve ne varie pas durant les essais tandis que la portion de fibre dans l’étuve présente une puissance de diffusion Brillouin évoluant en fonction de la température.
(a)
(b)
FIGUREIV.20 – Mesure des puissances de diffusion Rayleigh (a) et Brillouin (b) durant les essais à différentes températures de
l’étuve.
On observe également sur ces mesures que les fluctuations du signal sont bien plus importantes sur la mesure de rétrodiffusion Rayleigh que sur la me-sure de diffusion Brillouin. Cela est causé, en plus du phénomène de cohérence mentionné, par la différence d’interaction lumière-matière, car dans un cas l’in-teraction de la lumière se fait avec les phonons de la fibre et dans l’autre avec les impuretés présentes dans la silice. Certaines des fluctuations observées sur le signal Rayleigh sont majoritairement liées aux caractéristiques intrinsèques au matériau de la fibre et donc déterministes. Les autres fluctuations sont causées par le bruit de cohérence qui n’est pas totalement éliminé par le système.
IV.B.3.b.i Détermination des pertes optiques sur la fibre et