2D and 3D visualization of acoustic waves by optical feedback interferometry

par Patricio Fernando Urgiles Ortiz

Thèse de doctorat en Photonique et système optoélectronique

Sous la direction de Thierry Bosch et de Julien Perchoux.

Le président du jury était Pascal Picart.

Le jury était composé de Thierry Bosch, Julien Perchoux, Sébastien Guenneau, Sandrine Bernardini.

Les rapporteurs étaient Pascal Picart, Sébastien Guenneau.

  • Titre traduit

    Visualisation 2D et 3D des ondes acoustiques par interférométrie à réinjection optique


  • Résumé

    La visualisation des phénomènes physiques est l’un des défis que les chercheurs tentent de relever en concevant et en mettant en œuvre différents capteurs qui fournissent des informationsproches de la réalité grâce à la modifications d’un des paramètres qu’ils mesurent. Historiquement, la visualisation des variations des phénomènes physiques a permis une une meilleure compréhension du problème étudié et a changé notre perception du monde et de nousmêmes pour toujours. Au cours des 300 dernières années, en particulier, de très nombreuses méthodes ont été développées pour visualiser le son à travers une représentation visuelle. Dans le domaine de l’acoustique, les scientifiques ont tenté de développer une représentation visuelle des ondes sonores à l’aide de transducteurs détectant deux composantes fondamentales du son : la pression acoustique et la vitesse des particules. En d’autres termes, la mesure de l’énergie cinétique et du potentiel, dont les quantités fournissent des informations sur le phénomène physique de propagation acoustique. Dans ce résumé, nous présentons succinctement les travaux de la thèse intitulée "2D and 3D visualization of acoustic waves by Optical Feedback Interferometry" dans laquelle un nouvel outil de visualisation des phénomènes acoustique a été dévelopé. Ce système est basé sur un capteur optique dit à réinjection dans une diode laser et permet de reconstruire en 2D et en 3D l’image d’une onde acoustique se propageant. Le manuscrit est divisé en 3 chapitres : • un premier chapitre présente les méthodes connues pour la visualisation des phénomènes acoustiques et présente le contexte des recherches menées, • un second chapitre, permet de détailler le principe de mesure et son application à la réalisation d’une image en deux dimensions de l’onde acoustique, • enfin, dans le dernier chapitre, nous démontrons comment par une méthode tomographique, une image en trois dimensions peut être réalisée


  • Résumé

    The visualization of physical phenomena is one of the challenges that researchers are trying to overcome by designing and implementing different sensors that provide information close to realitythrough changes in one of the parameters they measure. Historically, the visualization of variations in physical phenomena has allowed for a better understanding of the problem being studied and has changed our perception of the world and ourselves forever. Over the last 300 years, in particular, many methods have been developed to visualize sound through a visual representation. In the field of acoustics, scientists have attempted to develop a visual representation of sound waves using transducers detecting two fundamental components of sound: sound pressure and particle velocity. In other words, the measurement of kinetic energy and potential, whose quantities provide information on the physical phenomenon of acoustic propagation. In this summary, we briefly present the work of the thesis entitled "2D and 3D Visualizations of Acoustic Waves by Optical Feedback Interferometry" in which a new visualization tool for acoustic phenomena was developed. This system is based on an optical sensor said reinjection in a laser diode and allows to reconstruct in 2D and 3D the image of a propagating acoustic wave. The manuscript is divided into 3 chapters: • a first chapter presents the known methods for the visualization of the acoustic phenomena and presents the context of the research carried out, • a second chapter, allows to detail the principle of measurement and its application to the realization of a two-dimensional image of the acoustic wave • finally, in the last chapter, we demonstrate how a tomographic method can be used to create a three-dimensional image.


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