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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Composants optiques2. Sources optiques
Les sources et les rayonnements optiques sont caractérisés par un ensemble de grandeurs radiométriques, parmi lesquelles :
-
le flux : exprime le débit d'énergie lumineuse (puissance) d'un rayonnement, ou le nombre de photons rayonnés par seconde (unité : W ou s–1) ;
-
l'intensité : flux émis par unité d'angle solide le long d'une direction donnée (diagramme angulaire du rayonnement) (unité : W · sr–1 ou s–1 · sr–1) ;
-
la luminance : intensité du rayonnement par unité de surface normale à la direction de propagation, (unité : W · m–2 · sr–1 ou s–1 · m–2 · sr–1) ;
-
l'éclairement : densité de flux reçu par unité de surface éclairée par le rayonnement (unité : W · m–2 ou s–1 · m–2).
Chaque grandeur est définie par sa densité spectrale (« grandeur spectrique », généralement exprimée par unité de longueur d'onde) : ces « signatures spectrales » sont très différentes d'une source à une autre, d'une part suivant le mécanisme qui est à l'origine du rayonnement et, d'autre part, pour une famille de source donnée, en fonction du matériau émissif considéré.
Il existe deux mécanismes d'émission en optique : le rayonnement par incandescence (ou thermique) et le rayonnement par luminescence dont fait partie le rayonnement laser. Le premier est le plus répandu, car il provient de l'agitation des électrons d'un matériau en fonction de sa température et il ne disparaît qu'au zéro absolu. Le rayonnement par luminescence n'est pas directement lié à la température, car il provient d'une excitation sélective des atomes d'un matériau. Peu fréquent dans la nature (exemples : la foudre, les aurores boréales, les lucioles), il est le fruit de technologies élaborées par l'homme.
Certaines propriétés caractéristiques des sources optiques sont rappelées ci-dessous (pour une description plus détaillée voir l'article ...
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Sources optiques
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
ENSTA...
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