— évolution du bruit CRN en fonction de la différence de fréquence optique entre deux impulsions successivesIV.B.2.d.ii;
— évolution du bruit CRN en fonction de la résolution spatiale de mesure
IV.B.2.d.iii.
IV.B.2.d.i Évolution du bruit CRN en fonction de la largeur du balayage fréquentiel du laser
Ce test a pour but d’évaluer l’évolution du CRN pour différents ∆ν de ba-layage du laser à temps de mesure constant (nombre d’acquisitions moyennées constant) et pour une résolution spatiale de 2 m. Ainsi, on estime que chaque signal de diffusion est totalement indépendant du précédant lorsque l’écart fré-quentiel des impulsions est supérieur à 50 MHz. Nous nous sommes assuré que durant une mesure complète, le laser avait réalisé au moins un cycle entier de balayage∆ν. La vitesse de balayage et le taux de répétition des impulsions sont fixés respectivement à 1 GHz/sec et 100 kHz. Ainsi pour chacune des acquisi-tions, le décalage fréquentiel entre deux impulsions est de 10 kHz. Bien que deux impulsions espacées de 10 kHz ne génèrent pas des signaux de diffusion décor-rélés selon MERMELSTEINet al. [124], le fait de réaliser le balayage du laser sur une plage de fréquence∆ν nous assure d’avoir un certain nombre de signaux de diffusion indépendants. Ce nombre est évalué en fonction du balayage du laser et du décalage fréquentiel nécessaire pour que deux signaux soient décorrélés, comme écrit dans l’équationIV.11. Ainsi, pour un balayage de 250 GHz, des im-pulsions espacées de 10 kHz et une résolution spatiale de 2 m, nous avons 5 000 signaux de diffusions totalement décorrélés sur un total de 25 millions.
n= ∆ν ∆νc (IV.11) Balayage du laser∆ν Temps de la mesure Résolution spatiale∆z Nombre de mesures décorrélées 4 GHz 5 min 2 m 80 16 GHz 5 min 2 m 320 64 GHz 5 min 2 m 1280 128 GHz 5 min 2 m 2560 250 GHz 5 min 2 m 5000
TABLEIV.1 – Configurations de mesure de l’interrogateur pour le test d’évaluation du CRN en fonction de la largeur du balayage
fréquentiel du laser.
La FigureIV.9confirme que le paramètre∆ν est très important dans la réduc-tion du CRN. En effet, à mesure que l’on augmente la largeur du balayage∆ν on diminue le bruit CRN, et ce, pour un temps de mesure constant. Cette évolu-tion, représentée en FigureIV.10, suit une loi en1/√∆ν en accord avec la théorie présentée par [125,123].
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
FIGUREIV.9 – Résultats des mesures du test d’évaluation du CRN en fonction de la largeur du balayage fréquentiel du laser
FIGUREIV.10 – Comparaison avec la théorie des résultats du test d’évaluation du CRN en fonction de la largeur du balayage
fré-quentiel du laser. La régression affichée évolue en1/√∆ν .
IV.B.2.d.ii Évolution du bruit CRN en fonction de la différence de fréquence optique entre deux impulsions
Ce test a pour objectif de confirmer l’impact de la différence de fréquence optique entre deux impulsions sur la réduction du CRN. Pour cela nous avons procédé en faisant varier la vitesse du balayage (limitée à 10 GHz/sec avec le laser utilisé) sur une largeur totale de 128 GHz, de manière à contrôler le décalage fréquentiel entre deux impulsions avec un taux de répétition des impulsions fixé à 100 kHz. Le décalage fréquentiel entre chaque impulsion est largement inférieur aux valeurs théoriques pour lesquels deux impulsions distinctes crées des figures d’interférence totalement décorrélées (IV.B.2.c).
Balayage du laser
∆ν
Temps de la mesure Vitesse de balayage du laser Décalage fréquentiel entre deux impulsions Résolution spatiale ∆z 128 GHz 5 min 1 GHz/sec 10 kHz 2 m 128 GHz 5 min 2 GHz/sec 20 kHz 2 m 128 GHz 5 min 5 GHz/sec 50 kHz 2 m 128 GHz 5 min 10 GHz/sec 100 kHz 2 m
TABLEIV.2 – Configurations de mesure de l’interrogateur pour le test d’évaluation du CRN en fonction de la différence de fréquence
optique entre deux impulsions.
Les courbes d’évolution de l’intensité en fonction de la distance, présentées en FigureIV.11, semblent confirmer en partie la théorie proposée par MERMELSTEIN
et al. [124]. En effet, on constate que l’échantillonnage fréquentiel du balayage semble peu significatif pour la réduction du CRN lorsqu’il correspond à des va-leurs très inférieures à celles permettant d’obtenir une figure d’interférence tota-lement décorrélée.
FIGURE IV.11 – Résultats des mesures du test d’évaluation du CRN en fonction de la différence de fréquence optique entre deux
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
IV.B.2.d.iii Évolution du bruit CRN en fonction de la résolution spatiale de mesure
Ce test vise à confirmer les effets de la résolution spatiale sur la réduction du CRN. Pour cela nous avons réalisé des mesures en fixant les paramètres du temps de mesure, du balayage∆ν du laser ainsi que de sa vitesse. Nous avons unique-ment fait varier la résolution spatiale de mesure∆z, soit la durée temporelle de l’impulsion optique.
Balayage du
laser∆ν Temps de lamesure
Vitesse de balayage du laser Résolution spatiale∆z 128 GHz 5 min 1 GHz/sec 1 m 128 GHz 5 min 1 GHz/sec 2 m 128 GHz 5 min 1 GHz/sec 5 m 128 GHz 5 min 1 GHz/sec 10 m 128 GHz 5 min 1 GHz/sec 20 m
TABLEIV.3 – Configurations de mesure de l’interrogateur pour le test d’évaluation du CRN en fonction de la résolution spatiale.
FIGURE IV.12 – Résultats des mesures du test d’évaluation du CRN en fonction de la résolution spatiale.
La FigureIV.12montre bien une réduction du bruit de cohérence liée à l’aug-mentation de la durée de l’impulsion utilisée et donc à l’augl’aug-mentation de la por-tion de fibre éclairée à chaque instant durant la propagapor-tion de l’impulsion lumi-neuse dans celle-ci.
Nous observons également sur la Figure IV.13, que cette réduction du CRN en fonction de la résolution spatiale évolue bien suivant une loi en1/√∆zcomme ce qui est avancé par les précédentes études [125,123].
FIGUREIV.13 – Comparaison avec la théorie des résultats du test d’évaluation du CRN en fonction de la résolution spatiale. La
ré-gression affichée évolue en1/√∆z
IV.B.2.d.iv Comparaison des valeurs de CRN expérimentales avec la théorie
En conclusion, nous avons cherché à comparer, de manière quantitative, les valeurs de CRN obtenues durant ces essais par rapport à la théorie proposée par MERMELSTEIN et al. [124]. La comparaison de ces résultats, en fonction du nombre de mesures totalement indépendantes (i.e. présentant une figure d’inter-férence totalement indépendante selon [124]), est présentée dans le TableauIV.42.
Balayage du laser∆ν Nombre de mesures CRN relatif théorique CRN relatif ex-périmental Résolution spatiale∆z 250 GHz 5000 1,4 % 1,7 % 2m 128 GHz 2560 2 % 2,7 % 2m 64 GHz 1280 2,8 % 3,7 % 2m 16 GHz 320 5,6 % 6 % 2m 4 GHz 80 11 % 10,4 % 2m
TABLE IV.4 – Tableau récapitulatif d’amélioration du CRN en fonction de l’intervalle de balayage du laser pour une résolution
spatiale de 2 m et un temps de mesure de 5 min.
L’écart entre les valeurs théoriques et expérimentales peut être expliqué par le bruit aléatoire lié à la mesure, présenté en partieIV.B.2.aet pouvant être réduit en augmentant le nombre de moyennes réalisées dans une mesure.
On peut déduire de ce tableau que pour le balayage maximal de notre la-ser (∆ν=250 GHz), il nous est possible d’obtenir un bruit de cohérence relatif de l’ordre de 1,7 %, et ce, pour une résolution spatiale de 2 m et un temps de mesure de 5 min.
2. Le CRN théorique est une valeur relative de réduction du fading par rapport à une mesure où le fading n’est pas réduit. Les valeurs expérimentales de CRN que nous avons obtenues sont les valeurs absolues qui doivent donc être corrigées avec la valeur du CRN mesuré alors qu’aucun balayage du laser n’est réalisé (me-sure correspondant à la FigureIV.7a). Cette valeur est de 52 % de fluctuations du signal et, en corrigeant les mesures expérimentales par ce facteur, on obtient l’avant dernière colonne du TableauIV.4.
IV.B. Développement d’un interrogateur pour la mesure distribuée et simultanée des rétrodiffusions Rayleigh et Brillouin spontanées
IV.B.2.d.v Conclusion de l’étude sur la réduction du bruit de