La différence principale de ce nouvel interrogateur par rapport au B-OTDR présenté dans le chapitre précédent est la possibilité qu’a ce dernier de mesurer de manière simultanée les rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin séparées de plus de 10 GHz l’une de l’autre. Cependant d’autres différences plus subtiles existent entre ces deux systèmes.
— Le positionnement de la fibre de référence :
En fonction de la position de la fibre de référence, les composantes de diffu-sion Brillouin Stokes ou anti-Stokes peuvent être mesurées. Lorsque la fibre de référence est placée sur le bras de l’oscillateur local, la composante Stokes est dé-tectée. Inversement, lorsque la fibre est placée sur le "bras signal", comme cela est le cas en FigureIV.1, la composante anti-Stokes est mesurée. Nous avons décidé de présenter dans ce chapitre une configuration permettant la mesure de la com-posante anti-Stokes. Un atout de cette configuration réside au niveau de l’oscil-lateur local du système qui n’est, dans ce cas, pas généré par de la rétrodiffusion Brillouin spontanée amplifiée provenant de la fibre de référence mais directement
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
par le signal CW provenant du laser. Cela limite le bruit RIN, associé à l’oscilla-teur local, au niveau de la détection optique que nous avions caractérisée dans la partie II.B.1.c. La FigureIV.3 montre la différence de répétabilité de mesure sur la température issue de la fréquence Brillouin qui est évaluée, suivant la norme IEC 61757-2-2 (II.B.2), à une distance de 10 km, pour une résolution spatiale de 1 m et un temps de mesure d’une minute. Nous nous intéressons uniquement à la portion de fibre placée dans l’enceinte climatique et représentée dans un carré vert sur le graphique. On observe sur ces résultats une meilleure répétabilité de mesure lorsque la fibre de référence ne se trouve pas sur l’oscillateur local et donc que l’interrogateur mesure la composantes anti-Stokes du signal.
(a)
(b)
FIGUREIV.3 – Répétabilités en température de la mesure évaluée sur 100 m de fibre placés dans une enceinte climatique et soudés après une longueur d’environ 10 km, pour une résolution spatiale
de 1 m et 1 minute de mesure.
(a) La répétabilité en température est évaluée à 1,37 °C lorsque la fibre de référence est sur l’oscillateur local (Stokes). (b) L’interro-gateur avec la fibre de référence sur le "bras signal" (anti-Stokes)
présente une répétabilité en température de 0,86 °C.
Nous avons donc privilégié, pour l’étude de ce nouveau B-OTDR DSTS, une configuration anti-Stokes qui présente une meilleure répétabilité de mesure. Néan-moins, cette configuration nécessite des précautions particulières à respecter pour la réalisation des mesures, notamment au niveau de la puissance optique de l’im-pulsion injectée. Nous avons observé précédemment que dans un régime de dif-fusion spontanée amplifiée il existe un déséquilibre entre les difdif-fusions Brillouin
Stokes et anti-Stokes (II.B.1.c). Cette dernière pouvant être totalement annihilée lorsque le phénomène est important. Dans ce cas, la mesure de la rétrodiffusion Brillouin anti-Stokes se dégrade fortement jusqu’à devenir inexploitable ; alors que la rétrodiffusion Brillouin Stokes, bien qu’également perturbée (III.A.3.b), reste moins sensible à ces effets propagatifs. Ainsi, un interrogateur en confi-guration Stokes réalise des mesures moins précises mais reste plus robuste, en particulier lorsque l’opérateur n’est pas familier avec ce type de technologie. In-versement, un interrogateur mesurant la raie anti-Stokes permet de réaliser de meilleures mesures mais nécessite un réglage précis des paramètres optiques.
— La génération d’impulsions optiques :
Cette nouvelle configuration optique du système présente un inconvénient puisque le signal qui génère l’impulsion optique envoyée dans la fibre de test est cette fois issu de la rétrodiffusion Brillouin spontanée amplifiée générée dans la fibre de référence. Ainsi, le bruit RIN observé dans la fibre de référence est présent dans l’impulsion optique qui est de ce fait moins stable en intensité.
(a) (b) (c)
FIGURE IV.4 – Impulsions optiques générées par l’interrogateur en fonction de la puissance injectée dans la fibre de référence. En (a) avec une puissance continue de 7 dBm, en (b) pour 11 dBm, et
en (c) pour 20 dBm.
La Figure IV.4 représente les impulsions optiques envoyées dans la fibre de test par l’interrogateur en fonction de la puissance optique continue injectée dans la fibre de référence. Ces mesures ont été réalisées en plaçant une photodiode à la sortie de l’interrogateur, au niveau de l’injection dans la fibre capteur, et le signal reçu par la photodiode a été collecté par un oscilloscope. On observe sur cette figure que plus la puissance optique injectée dans la fibre de référence est impor-tante, plus la forme et l’intensité de l’impulsion optique envoyée par l’appareil deviennent aléatoires. Lorsque aucune fibre de référence n’est connectée et que seul le signal issu du laser génère l’impulsion, alors ce phénomène de fluctuation sur l’impulsion n’est plus observable. Ce point peut être responsable d’une dé-gradation de la mesure de l’intensité de rétrodiffusion Brillouin que l’on cherche à évaluer pour la séparation de la température et de la déformation. Cependant, nous estimons que le nombre de moyennes effectuées par l’interrogateur durant une mesure est suffisamment important pour réduire ce bruit d’intensité à un ni-veau négligeable.
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
IV.B.1.c Mesures préliminaires des intensités de rétrodiffusion