Optimisation d'un réflectomètre par comptage de photons pour mesurer l'atténuation radio-induite d'une fibre optique

par Kadar Mahamoud djama

Projet de thèse en Sciences de l'Ingénieur

Sous la direction de Bernard Claudet et de Matthieu Caussanel.

Thèses en préparation à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement , en partenariat avec PROcédés, Matériaux et Energie Solaire (laboratoire) et de COSMIC - COmmande des SystèMes, Instrumentation et Caractérisation (equipe de recherche) depuis le 01-06-2020 .


  • Résumé

    Le projet doctoral s'inscrit dans la continuité du projet DROÏD (Distributed Optical Fiber Dosimeter), financé de novembre 2013 à mai 2018 par le PIA (Programme d'Investissement d'Avenir) RSNR (Recherche en Sûreté Nucléaire et Radioprotection). Son objectif est le développement d'un capteur linéaire réparti 2 permettant d'effectuer une mesure de dose de radiation sur la totalité de la longueur d'une fibre optique avec une résolution spatiale métrique. La technologie employée est la réflectométrie optique, utilisée pour mesurer l'atténuation induite par les radiations dans la fibre (ou ARI, pour « atténuation radio-induite »). À ce jour, il n'existe pas de dosimètre linéaire (1D) réparti commercial et ce système viendra combler un manque entre les capteurs ponctuels déjà existants (0D) et la gamma caméra (2D). De nombreuses applications ont été identifiées en milieu nucléaire. DROÏD a abouti au développement d'une fibre optique avec une sensibilité aux radiations record de 0,4 dB/Gy.m à une longueur d'onde de 850 nm. La lecture correcte de l'atténuation de cette fibre par réflectométrie optique est un élément clef de la conception du dosimètre. Il existe plusieurs techniques de détection : directe, cohérente, par comptage de photon, à spectre étalé, etc. Le laboratoire possède un réflectomètre Viavi utilisant une détection directe, ainsi qu'un réflectomètre Aurea Technology par comptage de photons. Le travail de thèse concerne le perfectionnement de la mesure d'ARI par ce réflectomètre fonctionnant selon le principe du comptage de photons. Cette amélioration du rapport signal à bruit porte à la fois sur les paramètres de fonctionnement du réflectomètre (fréquence et atténuation des impulsions laser, filtrage optique) et sur le traitement du signal obtenu. Une fois déterminée, la procédure de mesure d'ARI sera implémentée dans un logiciel qui pilotera le réflectomètre.

  • Titre traduit

    Optimization of Photon Counting Reflectometers to measure the radio-induced attenuation of an optical fiber


  • Résumé

    This PhD proposal lies within the scope of the DROÏD project (Distributed Optical Fiber Dosimeter), financed from Nov. 2013 by the French Future Investment Program (PIA) dedicated to Radioprotection and Nuclear Safety Research (RSNR). Its goal is to develop a distributed linear sensor allowing to measure a radiation dose along an optical fiber with a metric spatial resolution. Chosen technology is optical reflectometry, used to read the extra attenuation induced by the radiation within the fiber (RIA, Radiation-Induced Attenuation). At this time, there is no commercial distributed linear dosimeters (1D) and this system will fill the gap between existing punctual sensors (0D) and the gamma camera (2D). Numerous applications have been identified in the nuclear domain, with possible developments in the spatial and medical fields. DROÏD led to the development of a specialty optical fiber offering the highest RIA to date, i.e., 0.4 dB/Gy.m, at a wavelength of 850 nm. The accurate measurement of this fiber attenuation by optical reflectometry is key to the dosimeter design. Several detection techniques exist: direct, coherent, photon-counting, spread spectrum, etc. The laboratory owns a Viavi reflectometer using direct detection and an Aurea Technology device based on photon-counting. PhD work deals with improving the RIA measurement by the photon-counting technique. This augmentation of the signal/noise ratio concerns both the reflectometer operating parameters (frequency and attenuation of laser pulses, optical filtering) and the processing of the recorded signal. Once determined, the RIA measurement procedure will be implemented within a software that will drive the reflectometer.