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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.