Gyromètre optique résonant basé sur une fibre optique à cœur creux

par Maxime Descampeaux

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Fabien Bretenaker.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière , en partenariat avec Laboratoire Lumière, Matière et Interfaces (laboratoire) et de Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (référent) depuis le 14-11-2019 .


  • Résumé

    Mes travaux portent sur un gyromètre optique basé sur une cavité résonante passive en fibre optique. Ce gyromètre optique utilise l'effet Sagnac pour mesurer des vitesses de rotation en comparant les fréquences de résonance de deux faisceaux contra-propagatifs dans la cavité. Nous avons développé plusieurs prototypes de cavités contenant une fibre classique PM-SMF ou une fibre à cœur creux de type Photonic Bandgap en cristaux photoniques. Afin d'améliorer les performances du gyromètre, j'ai contribué à la réduction de bruits parasites tels que la modulation d'amplitude résiduelle (residual amplitude modulation, RAM) qui perturbe notre asservissement essentiel à la mesure de vitesse de rotation. J'ai ainsi développé une nouvelle méthode d'asservissement qui permet de s'affranchir de la RAM dans le cas de certains montages avec des composants fibrés. J'ai également contribué à la caractérisation du système via le développement d'un modèle théorique et numérique complet du phénomène physique et du couplage de nos différents asservissements. En parallèle, j'ai pu analyser les propriétés de nos outils comme nos lasers, amplificateurs et asservissements afin d'optimiser leur utilisation. L'étude des essais en vitesse de rotation m'ont permis de déduire les limitations actuelles pour l'utilisation chaque type de cavité.

  • Titre traduit

    Resonant fiber otpical gyroscope based on hollow core fiber


  • Résumé

    I work on a passive resonator fiber optic gyroscope (RFOG) that makes use of the Sagnac effect to measure the angular velocity by comparing the resonance frequencies corresponding to two counterpropagating modes of the resonator. We have developed several cavity prototypes made of a classical PM-SMF or a hollow-core Photonic Bandgap fiber. To improve the gyro performances, I contributed to the reduction of uncomfortable noise such as the residual amplitude modulation (RAM) which causes a bias on the resonance frequency measurement and creates an unstable angular velocity bias limiting the gyro performances. I developed a new method for tracking the cavity resonance while cancelling the RAM in this case a certain optical fibered setup. I contributed to the characterization of the system by developing a theoretical model describing the physical phenomenon and the coupling of our locking experiments. I analyze the properties of our lasers, RF amplifiers and lock-in amplifier in order to optimize their use. The study of the angular rate allows me to deduce the current limitations for the use of each type of cavity.