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Auteur(s)
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Paul SMIGIELSKI : Docteur ès sciences - Ingénieur de l’École supérieure d’optique (ESO) - Attaché à la Direction Scientifique de l’Institut franco-allemand de Recherches de Saint-Louis - Cofondateur d’HOLO3 - Professeur conventionné à l’École nationale supérieure de physique de Strasbourg (ENSPS) - Université Louis-Pasteur de Strasbourg
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Plusieurs laboratoires furent à l’origine en 1965 de l’interférométrie holographique et du véritable départ de l’holographie dans l’industrie. Les chercheurs constatèrent qu’un déplacement trop important de l’objet (ou de tout autre élément du montage), pendant l’enregistrement de l’hologramme, entraînaît l’apparition de franges d’interférence sombres et claires parasites sur l’image restituée, pouvant altérer complètement celle-ci. Pour obtenir un hologramme de bonne qualité, il fallait donc éliminer ces franges parasites, en assurant une stabilité suffisante de l’objet et des différents éléments du montage pendant le temps d’exposition. Mais, d’un autre côté, ces franges d’interférences parasites pouvaient être exploitées et donner de précieux renseignements quantitatifs sur les déplacements qui leur avaient donné naissance. Un défaut majeur pour un hologramme image devenait très intéressant pour les applications industrielles.
Tout ce qui se déforme dans la nature est « a priori » susceptible d’être analysé par interférométrie holographique : de la déformation d’un tympan sous l’effet d’un bang d’avion supersonique à la déformation des éléments d’un moteur en fonctionnement, en passant par la croissance d’un cristal ou par les variations de densité de l’air autour d’un profil d’aile d’avion.
Dans cet article, nous allons traiter aussi bien les aspects physiques que théoriques de l’interféromètrie holographique, en donnant ensuite un aperçu sur les applications.
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Interférométrie holographique à double faisceau de référence
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4. Interférométrie holographique « moyennée dans le temps »
On dit aussi interférométrie holographique par « intégration temporelle ».
4.1 Aspects physiques
Cette méthode est souvent associée à la précédente pour l’analyse vibratoire. Elle permet de visualiser non seulement la carte des déplacements de l’objet en vibration périodique mais également les lignes nodales. Son principe est simple.
Dans un montage holographique classique, on enregistre l’hologramme de l’objet en vibration avec un temps de pose long devant la période de vibration. En général, on repère les fréquences propres par interférométrie holographique en temps réel avec un montage du type de celui de la figure 5, puis on enregistre les hologrammes par intégration temporelle à ces fréquences propres avec le même montage.
La figure 9 montre quelques modes d’une poutre canteliver obtenus ainsi. C’est une méthode très performante pour l’étude vibratoire de structures industrielles (pouvant avoir plus d’un mètre de diamètre). On peut déterminer en chaque point de la structure l’amplitude de la vibration. C’est une méthode complémentaire de l’analyse vibratoire classique réalisée à l’aide d’accéléromètres.
La théorie mathématique simplifiée se trouve dans le paragraphe suivant. Pour un mouvement sinusoïdal normal à la surface de l’objet d’amplitude d 0 = ï D0 ï et de pulsation ω, on a un vecteur déplacement :
D = D0 cos (ω t + Φ )On montre que l’intensité lumineuse dans l’image restituée est :
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Interférométrie holographique « moyennée dans le temps »
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - HORMANN (M.H.) - An application of wavefront reconstruction to interferometry. - Appl. Opt., 4, p. 333-336 (1965).
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(2) - BROOKS (R.E.), HEFLINGER (L.O.), WUERKER (R.F.) - Interferometry with a holographically reconstructed comparison beam. - Appl. Phys. Lett., 7, p. 248-249 (1965).
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(3) - POWELL (R.L.), STETSON (K.A.) - Interferometric analysis by wavefront reconstruction. - J. Opt. Soc. Am., 55, p. 1593-1598 (1965).
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(4) - SURGET (J.) - Two reference beam holographic interferometry for aerodynamic flow studies. - Nouvelle Revue d’Optique, vol. 5, n 4 (1974).
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(5) - DÄNDLIKER (R.), THALMANN (R.) - Heterodyne and quasi-heterodyne holographic interferometry. - Opt. Eng., 24, p. 824-831 (1985).
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(6) - OSTROVSKY (Y.I.), SHCHEPINOV (V.P.), YAKOVLEV (V.V.) - Holographic interferometry in experimental mechanics. - Springer...
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