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GYROMETRE A FIBRE OPTIQUEGYROMETRE A FIBRE OPTIQUE
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1- L’effet Sagnac
G. Sagnac a montré en 1913 qu’une rotation par rapport à l’espace inertiel pouvait être détectée à partir d’un montage optique sans pièce mobile.
Lun
ette
LS
Le système de Sagnac :
M1
M2M3
source
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Dispositif en rotationDispositif au repos « sans rotation »
Schéma simplifié de l’interféromètre de Sagnac
R
s
0
R
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R
Séparatrice M à
M à t =0
Séparatrice M à
L’onde (1) corotative
L’onde (2) contrarotative
1x
2x
2't
1't
Calcul du déphasage Sagnac
M MR2
MM’
'1c
M’M
'2c
2x 1x
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Différence de trajet:
)(cxxl ''2121 22
24
)R(c
cR
cR c
Rl
24
sc
Sl
c
2
4sc
Sl
c
2
4
Déphasage Sagnac
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Configuration « équivalente » pour un gyromètre à fibre
Fibre
Source
Détecteur
Séparateur
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Le déphasage Sagnac est proportionnel à Ω Gyromètre⇒
Remarques:
2
10
scosII
Quelque soit le milieu de propagation, la formule de déphasage Sagnac reste la même.
•Sensibilité Infime
•Non linéaire
I
0I
Le déphasage Sagnac est un effet non réciproque
La réponse du dispositif est celle d’un interféromètre :
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2
4
c
Ss
sR
Rappel
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R
N tours de fibre
2
4
c
S N
sN
Facteur multiplicatif sur le déphasage
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Mise au biais par modulation de phase
tension
N tours de fibre optique
Réponse
t
t
PP
0
Effet d’une variation sinusoïdale de la vitesse de rotation
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Optimisation de l’interféromètre
Bobine de fibre
source
détecteur
séparateurséparateur
Filtrage spatial
Bobine de fibre
source
détecteur
séparateurséparateur
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Exemple de configuration fonctionnelle
Bobine de fibre
source
détecteur
polariseur
modulateur
séparateur
séparateur
Filtrage spatial
contrôleur de polarisation
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Variante : Configuration tout fibre
Bobine de fibre
Source
Détecteur
Coupleur 2 Coupleur 1
Polariseur
Modulateur de phase
Contrôleur de polarisation ou fibre à maintien de polarisation
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Circuit O.I
bobine de fibre
détecteur
source
Modulateur de phase
Autre variante: Configuration « optique intégrée »
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1- Dispositif expérimental
Le dispositif expérimental
Modulateur Optique
vitesse de rotation
Cube séparateur
Diode laser
Photodiode
Isolateur optique
Cube polariseur Coupleur
Bobine de fibre
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Représentation photographique
Diode laserIsolateur optique
Cube séparateur
Cube polariseur
Système d’injection
Coupleur
Modulateur optique
Photodiode
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Sans rotation
Réponse du gyromètre. Rotation nulle
3- Observations expérimentales
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Rotation dans le sens horaire ( Ω=4 10-2 rad/s )
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Rotation dans le sens anti-horaire ( Ω=4 10-2 rad/s )
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Observations expérimentales sans démodulation
Signal appliqué sur le modulateur de fréquence 26 KHz, et d’amplitude de 10 volt
3- Observations expérimentales
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Observations après la démodulation
Sans rotation
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rotation avec une vitesse Ω = 4 10-2 rad/s
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Rotation avec une vitesse de Ω= - 4 10-2 rad/s
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Changements de vitesse. Ω= 4 10-2, 2 10-2, 1 10-2 rad/s
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Changements de vitesse. Ω= -4 10-2, -2 10-2,- 1 10-2 rad/s
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Changements de sens de rotation.