Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article présente les principaux paramètres optiques qui sont à la base de la conception des dispositifs optroniques: tout d'abord, on définit les paramètres géométriques et spectraux des rayonnements optiques, puis les caractéristiques (absorption, diffusion) des milieux et des surfaces, en particulier de l'atmosphère qui intervient dans une grande majorité de cas. On caractérise ensuite les composants optiques (ouverture, champ, aberrations?), destinés à mettre en forme les faisceaux à l'émission et à les collecter en réception, ainsi que les détecteurs, qui sont chargés de transformer le signal optique en signal électrique, le seul qui soit utilisable pour l'enregistrement, le filtrage, et le traitement de l'information. Enfin tous ces paramètres sont réunis pour exprimer la performance du capteur, dans le calcul de son rapport signal à bruit.
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This article presents the main parameters to take into account when designing electro-optical devices. First, the parameters concerning the radiation to be detected are defined, geometrically and spectrally. The absorbing and scattering properties of propagating media and interfaces are then presented, in particular in the case of the atmosphere, which plays a major role in a large number of applications. Parameters of optical components, such as aperture, field of view, aberrations, etc., are also reviewed, for transmission/collection of light, along with those of the detectors, which convert the optical flux into electrical signals for recording, filtering and processing. Finally, all these parameters merge in the signal-to-noise ratio, indicative of the performance of the device.
Auteur(s)
-
Jean-Louis MEYZONNETTE : Ingénieur SupOptique - Ex-professeur à l'Institut d'optique, Palaiseau, France
INTRODUCTION
Le terme « optronique » désigne l'association entre l'optique et l'électronique, qui donne lieu à un renouvellement de chacune de ces disciplines et à une expansion considérable de leurs applications. Initialement, ce terme a été utilisé dans le domaine de la défense qui, à l'issue de la Seconde Guerre mondiale, a entrevu l'intérêt des équipements optroniques en tant que compléments du radar, en particulier pour la conduite de tir, la résolution et la précision de pointage optiques étant supérieures à celles du radar.
Depuis ses débuts dans le secteur de la défense, l'optronique s'est répandue rapidement dans les domaines les plus divers : spatial, astronomie, télécommunications optiques, industrie, médecine, recherche, applications grand public. On peut mesurer dans la vie quotidienne la révolution apportée dans le domaine de l'imagerie par cette association entre l'optique, l'électronique et l'infor- matique : photographie numérique, minicaméras des téléphones portables, webcams, écrans plats...
L'optronique constitue un domaine de recherche et d'innovation très actif dans plusieurs disciplines : optique, physique du solide, électronique, mécanique, traitement du signal et de l'image, qui se traduit par un renouvellement de plus en plus rapide des technologies et un accroissement des performances. Chaque équipement comporte un ensemble de composants défini par sa « chaîne optronique », plus ou moins complexe en fonction de la finalité du dispositif, et dont le noyau commun est le bloc optique.
Cet article a pour objet de décrire les principaux composants optiques d'équipements « optroniques », et d'en définir les paramètres qui ont le plus d'influence sur la conception, la caractérisation et la performance de tels équipements.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
energy | medicals | industry | communication | spatial | defence
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1994 par Jean DANSAC
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion5. Rapport signal à bruit
L'analyse théorique des performances d'un système optronique passe par l'évaluation du rapport signal à bruit en sortie du détecteur, ce qui nécessite de connaître le mode de détection du signal mis en œuvre par le système. On distingue en optronique deux modes de détection qui diffèrent l'un de l'autre en ce qui concerne le signal et le bruit, de même que sur les paramètres qu'ils permettent d'obtenir : il s'agit de la détection directe et de la détection hétérodyne, ou cohérente.
5.1 Détection directe
Le mode de détection directe peut être employé pour tous les types de rayonnements, qu'ils soient monochromatiques ou à large bande. Le « signal utile » en sortie de détecteur est, suivant l'équation (8), proportionnel au flux du signal utile recherché Fs . On distingue le signal utile du signal global du détecteur, une partie de ce dernier pouvant être générée par le détecteur lui-même, sous forme de courant d'obscurité ou de courant de fond, ou par d'autres sources de lumière que la source observée (éclairage ambiant, lumière parasite).
En plus du signal, un détecteur en mode direct délivre aussi du bruit : l'une des sources de bruit fondamentales d'un détecteur quantique, et qui en définit la limite optimale de performance, est la fluctuation du débit de photons incidents, qui se traduit en bruit de grenaille sur le débit d'électrons en sortie ; quant aux détecteurs thermiques, leur bruit de sortie provient en partie de leurs microfluctuations en température. Dans le cas d'un détecteur quantique, la statistique de bruit de Poisson se traduit par une valeur efficace de courant de bruit σi dans la bande équivalente de bruit Δf de l'électronique de traitement :
( 10 )
avec :
- im :
- courant moyen en sortie.
Dans...
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Rapport signal à bruit
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SPIE - The infra-red and electro-optical systems handbook. - SPIE Press (1993).
-
(2) - HOLST (J.C.) - Holst's practical guide to electro-optical systems. - JCD Publishing (2003).
-
(3) - GAUSSORGUES (G.) - La thermographie infrarouge. - Techniques et documentation (1999).
-
(4) - MEYZONNETTE (J.-L.), LEPINE (T.) - Bases de radiométrie optique. - Cépaduès (1999).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
AFOP : Association française de l'optique photonique http://www.afoptique.org
CNOP : Comité national d'optique et de photonique http://www.cnop-france.org
EOS : European Optical Society http://www.myeos.org
OSA : Optical Society of America http://www.osa.org
SFO : Société française d'optique http://www.sfoptique.org
SPIE : Society of Photo-Instrumentation Engineers http://www.spie.org
HAUT DE PAGE1.2 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Formation continue
Institut d'Optique graduate school http://www.institutoptique.fr
ARUFOG, Association pour la recherche et l'utilisation des fibres optique et de l'optique guidée http://www.arufof.org
PYLA http://www.pyla-routedeslasers.com
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