Développement d'un dispositif à fibre insensible à la température pour la mesure de la tension

De gauche à droite, la professeure Xiaoyi Bao est debout à côté du doctorant Song Gao. Celui-ci a les mains à l'intérieur d'une boîte en plastique transparent à trois côtés. Ils regardent tous les deux vers la caméra en souriant

Professeure Xiaoyi Bao avec l’étudiant au doctorat Song Gao, le stagiaire postdoctoral Chams Baker et le professeur Liang Chen

Département de physique

Il y a toujours un autre moyen de résoudre un problème, mais il est possible que vous le découvriez par accident.

C'est exactement ce qui est arrivé à la professeure Xiaoyi Bao et à son équipe lors de l'analyse de fibres optiques modifiées en laboratoire. La plupart des fibres sont sensibles à la température, ce qui signifie qu'un changement de température induira un déphasage photonique dans la fibre en raison du changement d'indice de réfraction des matériaux des fibres en fonction de la température. Un tel effet peut conduire à des mesures de tension peu fiables, car les changements induits par la température peuvent brouiller les changements induits par la tension dans les propriétés des fibres. Il existe actuellement deux solutions à ce problème. La première solution consiste à utiliser une détection simultanée à deux paramètres, où la température et la tension sont mesurées simultanément. La deuxième solution, difficile à mettre en œuvre et jusqu'à ce jour jamais démontrée expérimentalement, consiste à développer des dispositifs à fibres optiques utilisant des alliages de matériaux insensibles à la température. Mais aujourd’hui, la prof. Xiaoyi Bao, le doctorant Song Gao, le stagiaire postdoctoral Chams Baker et le prof. Liang Chen croient avoir trouvé une troisième solution.

Pendant une expérience en laboratoire, ils ont relevé un résultat inattendu, à savoir une réduction de la longueur du chemin optique dans la fibre optique avec l'augmentation de la température. Cela allait à l'encontre de l'attente selon laquelle la longueur du chemin optique devait augmenter en parallèle avec l'augmentation de la température due à la dilatation thermique. Des recherches plus poussées ont révélé que la force thermique de l'enveloppe de polymère dont ils avaient enveloppé le noyau de la fibre pour la protéger était à l’origine du phénomène. Le polymère se dilate dix fois plus que le noyau de la fibre. De ce fait, l'expansion du polymère a forcé le noyau de la fibre à se dilater de la même manière et a entraîné une stabilisation de son indice de réfraction. En l’absence d’une enveloppe en polymère, l'indice de réfraction du noyau de la fibre augmenterait avec la température. C'est ainsi qu'ils ont réussi à concevoir le premier dispositif insensible à la température à base de fibres qui ne subit aucun changement d'indice de réfraction lorsque la température fluctue.

Cette découverte pourrait signifier de grandes avancées pour l'Université et le Canada. Leur invention permettra l'utilisation de capteurs à fibres optiques insensibles à la température dans des applications de détection ponctuelle et distribuée dans le domaine médical, ainsi que la mise en œuvre de filtres insensibles à la température pour des applications de télécommunications et autres dispositifs passifs. Qui plus est, elle permettra le développement de lasers à faible bruit de phase et à faible dérive de fréquence. Nous pouvons utiliser ce nouveau dispositif à fibre optique pour concevoir une cavité laser insensible à la température et ainsi créer des lasers à fluctuation de fréquence réduite, ainsi que des capteurs et des appareils fiables à l'épreuve des variations de température.

En savoir davantage sur les recherche de la professeure Bao (en anglais seulement)

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