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EnglishRÉSUMÉ
Cet article constitue une revue générale des domaines d'application de l'optronique grâce à une sélection de divers systèmes parmi les plus représentatifs de cette discipline: - défense et sécurité: vision de nuit, systèmes infrarouges de veille, détection, reconnaissance, identification de cibles, conduites de tir, guidage d'armes, télémétrie, contre-mesures - spatial et astronomie: observation de la terre, capteurs d'étoiles, cartographie du ciel - télécommunications optiques: technologies et réseaux - autres applications: énergétique (solaire, éolien, nucléaire), contrôles et procédés industriels (marquage, soudure, découpe, nettoyage par laser), lidars atmosphériques (mesure de pollution, anémométrie).
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Jean-Louis MEYZONNETTE : Ingénieur SupOptique - Ex- professeur à l'Institut d'optique, Palaiseau, France
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Jean-Pierre GOURE : Professeur émérite, université de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Le terme « optronique » est apparu peu après la Seconde Guerre mondiale dans le domaine de la défense pour y désigner les équipements réalisés à base de composants optiques et électroniques, qui, intégrés avec le radar, ont trouvé dans les systèmes d'armes un développement très important. Cette introduction de l'optronique dans les dispositifs militaires en a considérablement modifié les performances opérationnelles en améliorant les capacités d'observation et de détection par rapport à la vision humaine (vision de nuit, reconnaissance et identification de cibles...), en facilitant le déplacement des véhicules, en réduisant les imprécisions des conduites de tir, du guidage d'arme (précision dite « chirurgicale »). Ces sujets sont traités dans le paragraphe 1.
Une seconde application de l'optronique concerne, au travers d'instrumentations assez similaires, les domaines du spatial et de l'astronomie (§ 2). L'astronomie est utilisatrice de longue date de l'optique, mais elle connaît une révolution grâce aux progrès technologiques de cette discipline et au remplacement de la plaque photographique par les détecteurs électro-optiques. Ces deux domaines sont à l'origine de découvertes scientifiques majeures et, en ce qui concerne le spatial, d'informations concrètes issues de satellites d'observation de la Terre.
La défense, le spatial et l'astronomie se caractérisent par des équipements optroniques assez complexes, réalisés en quantités relativement faibles et faisant appel à des compétences très diverses, donc à des produits dont les coûts, élevés, sont dus à la mise en œuvre des techniques suivantes :
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optiques spécifiques (infrarouge, de grandes dimensions, conditions environnementales sévères...) ;
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stabilisations gyroscopiques de lignes de visée ;
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micromécanique de précision associée à des asservissements ;
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techniques d'imagerie spécifiques ;
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traitements d'image, poursuite automatique ;
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techniques laser...
Loin de se cantonner à ces domaines spécialisés, l'optronique a commencé dès les années 1980 à diffuser de plus en plus dans le domaine du civil et vers des applications « grand public », ce qui lui permet d'y transposer des techniques développées pour la défense et, inversement, d'utiliser pour la défense ou le spatial des composants fiabilisés issus du marché civil (caractéristiques « duales »).
Le troisième domaine d'application choisi dans cet article concerne les télécommunications optiques, qui apparaissent comme la seule technologie capable de répondre à l'explosion des besoins en débit de transmissions, qu'exige par exemple la multiplication actuelle des transferts d'images. Parce que ce domaine emploie des composants de base très spécifiques, une part importante du paragraphe 3 est consacrée à la physique et à la technologie de ces composants (fibres optiques et leurs effets sur la propagation, diodes laser, récepteurs), à la différence des autres paragraphes au sujet desquels les composants de base sont analysés dans l'article associé [E 4 000] « Optro- nique : paramètres de base ».
Enfin, dans le paragraphe 4, sont regroupés divers autres domaines d'application, tels que les processus et contrôles industriels, l'énergétique, la santé, et le grand public (mass media).
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3. Télécommunications optiques
3.1 De l'électronique à l'optique
Il est surprenant de voir comment l'optique a participé à l'essor actuel des télécommunications, basées jusque dans les années 1960 uniquement sur des systèmes électroniques. Progressivement les câbles métalliques ont été supplantés par des fibres optiques qui présentent de bien meilleures potentialités pour les grandes distances et le haut débit. De même, certaines fonctions autrefois électroniques, telles que l'amplification, ont été remplacées par des systèmes optiques. Les progrès réalisés depuis l'apparition des fibres optiques (vers 1964-1970) sont énormes. Ce développement est dû à une demande mondiale de plus en plus importante au fil des années et les résultats actuels n'ont pu être acquis que grâce à :
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la maîtrise des matériaux, qui a permis de passer de verres avec une absorption qui vers 1960 était de 1 000 dB/km, à des fibres silice avec une absorption d'une vingtaine de dB/km en 1975 puis à 0,2 dB/km vers 1985 ;
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la réalisation de fibres avec des caractéristiques de propagation de plus en plus performantes, depuis les premières fibres multimodes à saut d'indice puis à gradient d'indice pour arriver aux fibres monomodes ;
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la compréhension et la maîtrise des phénomènes physiques (effets Kerr, Raman, Brillouin) qui surgissent au fur et à mesure que les distances et les débits augmentent, c'est-à-dire lorsqu'il y a nécessité d'utiliser des sources laser plus puissantes créant des effets non linéaires ;
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l'apparition du multiplexage en longueur d'onde permettant de faire véhiculer dans une même fibre un grand nombre de communications sans qu'elles interfèrent ;
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la mise au point d'amplificateurs optiques permettant d'accroître le signal en ligne sans avoir à passer par l'électronique ;
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la réalisation de sources de plus en plus performantes (spectre très étroit, directivité, puissance, stabilité...) ;
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les progrès réalisés en électronique, avec la réalisation de systèmes capables de suivre à des débits de plus en plus grands, ainsi qu'en informatique avec la mise au point de codes et de codes correcteurs d'erreurs de plus en plus sophistiqués mais qui dépassent le cadre de ce paragraphe.
La demande mondiale dans le domaine...
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Télécommunications optiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MEUNIER (J.-P.) - Physique et technologie des fibres optiques. - Série EGEM, Lavoisier (2003).
-
(2) - JEUNHOMME (L.B.) - Single-mode fibre optics : principles and applications. - DEKKER (M.), New York (1983).
-
(3) - MEUNIER (J.-P.) - Télécoms optiques. - Série EGEM, Lavoisier (2003).
-
(4) - GOURE (J.-P.), VERRIER (I.) - Optical fibre devices. - Inst. of Phys. Publish., Series in optics and optoelectronics (2001).
-
(5) - MILLER (C.M.), METTLER (S.C.), WHITE (I.A.) - Optical fiber splices and connectors – Theory and methods. - DEKKER (M.) edition, Springer Verlag, New York (1986).
-
(6) - DIGONNET (M.J.F.) - Rare earth doped fiber lasers and amplifiers. - DEKKER (M.), New York (1993).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
2015, Année de la lumière (plusieurs sites Internet)
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
AIRBUS – ASTRIUM (spatial) http://www.space-airbusds.com/fr/
ALCATEL-LUCENT (télécoms) http://www.alcatel-lucent.com
CILAS (défense) http://www.cilas.com
CNES (spatial) http://www.cnes.fr
ESA (spatial) http://www.esa.int/fre/ESA_in_your_country/France
FAIRCHILD imaging http://www.fairchildimaging.com
FLIR SYSTEMS advanced thermal solutions (caméras thermiques) http://www.flir.com
HAMAMATSU Photonics France (détecteurs) http://www.hamamatsu.fr
HGH Systèmes Infrarouges (défense, métrologie, contrôle...
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