Capteur de température a fibre optique a extrémité microstructuree chimiquement

Abstract

Dans cette thèse, on a proposé un capteur à fibre optique destiné à la mesure de la température et de la pression. Le principe de fonctionnement est fondé sur la modulation d’amplitude causée par la variation du rayon de courbure d’un micro-miroir concave réalisé au bout d’une fibre optique SMF. En effet, une microcavité gravée à l’extrémité de la fibre, par attaque chimique sélective, est remplie d’un polymère de type PDMS (Polydiméthyl-siloxane). En faveur des tensions de surface, la microgoutte de polymère prend une forme hémisphérique caractérisée par un certain rayon de courbure. Après polymérisation à 100°C dans un four pendant 1 heure, la microgoutte hémisphérique est enrobée d’une couche mince d’or par la technique d’évaporation sous vide, la rendant ainsi réfléchissante Typiquement, on peut obtenir des micromiroirs concaves de rayon de courbure compris entre 10µm et 30µm. Sous l’influence d’un gradient de température ou d’une variation de pression, l’épaisseur du PDMS varie et induit une variation du rayon de courbure du micromiroir. Par conséquent, l’intensité lumineuse guidée par la fibre optique et réfléchie par le micro-miroir se trouve modulée par la variation de son rayon de courbure. Dans cette configuration, le capteur présente une sensibilité à la température de - 0.08dB/°C avec une résolution égale à 0.13°C dans un domaine de température compris entre 20 et 100°C. Et, il présente une sensibilité à la pression de 0.11dB/bar entre 10 bar et 20 bar. Les mesures sont relevées par un réflectomètre (OTDR). Par ailleurs, les résultats expérimentaux ont été validés par une simulation par COMSOL. Ce capteur est relativement simple à fabriquer et peut trouver de nombreuses applications dans un large domaine, particulièrement dans les applications biomédicales et industrielles.