Mesures interférométriques pour les systèmes embarqués : Simulation de l’effet d'interférence par rétro-injection optique dans les lasers

Abstract

La rétro-injection optique (self-mixing) est une technique de mesure interférométrique basée sur le phénomène de la rétro-injection optique dans la cavité d’une diode laser. Lorsque cette dernière éclaire une cible, une faible partie de la lumière réfléchie retourne dans la zone active de la cavité du laser et en modifie ses propriétés spectrales. Le modèle physique utilisé correspond au couplage optique entre deux cavités du type Fabry- Pérot, l’une, la principale, correspondant au milieu amplificateur, en outre la cavité est formée par le miroir de sortie et la cible. Ce principe, naturellement auto-aligné, permet ainsi de supprimer les composants optiques traditionnellement utilisés par les techniques interférométriques conventionnelles afin de réduire l’encombrement et le coût du système réalisé. Ce principe basé sur la perturbation des propriétés spectrales d’une diode laser monomode soumise à une rétro-injection optique. Il permet de réaliser des mesures de grandeurs physiques variées telles que la distance, la vitesse, le déplacement, etc.A partir de la dynamique d’un laser semi-conducteur, nous présentons un modèle théorique basé sur les équations mathématiques de Lang-Kobayashi. A partir de la résolution du système d’équation, On peut montrer que la modulation d’intensité laser sans et avec réinjection laser est fonction de la réflectivité effective de la cible (nature de cible) et la distance entre le laser et la cible.