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Auteur(s)
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Gilles KERVERN : Ingénieur de recherche, Thomson Marconi Sonar
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À l’heure actuelle, l’acoustique est le moyen couramment utilisé pour former des images du fond marin à longue distance, quelques centaines de mètres (figure A), tandis que l’utilisation de l’optique est restreinte à l’identification courte distance (quelques mètres) par caméra vidéo classique. Ce partage des rôles entre acoustique et optique en imagerie sous-marine est, en partie, la conséquence des différences de propriétés physiques des ondes acoustiques ou optiques en milieu marin, mais aussi de l a différence de maturité des technologies associées. En conséquence, l’avènement de sources lumineuses cohérentes et modulables en amplitude et en fréquence (lasers) associées à l’utilisation de techniques de traitement du signal inspirées des techniques radars permet d’envisager une extension du rôle de l’optique en imagerie sous-marine ainsi que la réalisation de systèmes nouveaux (figure B) mettant à profit la propriété des ondes lumineuses de passer avec un très bon rendement l’interface air/eau, à la différence des ondes acoustiques :
en incidence normale pour :
,
.
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Propagation optique sous-marine
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1. Comparaison entre détections optique et acoustique sous-marines
Le tableau 1 présente une comparaison sommaire des propriétés physiques et des caractéristiques techniques entre systèmes d’investigations acoustiques et optiques.
Cette comparaison met en évidence les points qui suivent.
-
L’efficacité de la propagation est plus variable en optique qu’en acoustique. La clarté des eaux de la zone géographique d’intérêt conditionne donc fortement la conception et le rôle des systèmes optiques de détection sous-marine destinés à y travailler.
-
L’atténuation est, en moyenne, bien plus forte en optique qu’en acoustique. Ainsi l’atténuation de l’eau la plus claire :
, correspond à celle d’une fréquence acoustique assez élevée de 500 kHz environ.
-
La faible longueur d’onde permet de compenser en partie cette forte absorption par un gain en directivité obtenu par des lobes d’émission très fins et, de plus, autorise la réalisation de dispositifs à bien plus forte résolution qu’un sonar.
-
Les faibles pertes au passage de l’interface air/eau (2 % en incidence normale) permettent la réalisation de systèmes de détection aéroportés sans éléments immergés (ce qui est pratiquement impossible pour l’acoustique).
-
La très grande célérité de la lumière est compatible, sans correction, avec des vitesses de porteur de plusieurs dizaines de nœuds.
-
La réalisation d’émetteurs lasers puissants dans le bleu-vert est encore du domaine de la recherche appliquée : une grande cohérence et une forte puissance sont pour l’instant difficilement conciliables.
Ces considérations nous amènent ainsi à définir trois domaines d’utilisation où l’optique peut jouer un rôle complémentaire à l’acoustique :
-
l’imagerie sous-marine haute résolution...
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Comparaison entre détections optique et acoustique sous-marines
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - IVANOFF (A.) - Introduction à l’Océanographie : propriétés physiques et chimiques des eaux de mer. - Tomes I et II, Vuibert Paris, 1975.
-
(2) - JERLOV (M. G.) - Marine Optics, - 2e édition, Elsevier, Oceanography series, 1976.
-
(3) - WELLS (W. J.) - Theory of small angle scattering, in Optic of the Sea. - Edition and Reproduction Technical in optic of the sea Reproduction Ltd. Agard (Nato). Lecture series n× 61, 1973.
-
(4) - PENNY (M. F.), ABBOT (R. H.), PHILLIPS (D. M.), BILLARD (B.) - Airborne laser hydrography in Australia - . Applied Optics, vol. 25 n× 13, 1986.
-
(5) - LEGALL (A.), TOULLEC (B.), KERVERN (G.) et CERTENAIS (J.) - Airborne laser bathymetry : a novel technique for shallow water monitoring - , Revue Technique Thomson-CSF, vol. 25, n× 3, septembre 1993.
-
(6) - LEBRUN (G.), LEJEUNE (B.), CARISER (J.),...
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