Etude de la diffusion Brillouin stimulée dans les fibres monomodes standard. Application aux capteurs de température et de pression

La diffusion Brillouin stimulee (DBS) constitue un des effets non-lineaires observes dans les fibres optiques monomodes et est d'une grande importance dans diverses applications. Elle resulte de la diffusion des ondes lasers par interaction avec les ondes acoustiques presentes dans le milieu et se manifeste essentiellement par la generation d'une onde Stokes retrodiffusee, limitant la puissance maximale d'une onde laser transmise dans une fibre optique et impliquant une severe contrainte pour les transmissions optiques longue distance. Le decalage frequentiel de cette onde par rapport a l'onde laser est appele frequence Brillouin et est proche de 11 GHz a une longueur d'onde 1550 nm. L'analyse de l'onde Stokes permet egalement l'etude des effets modifiant les caracteristiques acoustiques, telles que la temperature et la contrainte. C'est pourquoi la DBS est largement utilisee pour la realisation de capteurs a fibres optiques. Dans ce present travail de these, une etude generale des proprietes de la DBS dans les fibres est proposee, incluant notamment l'etablissement d'une nouvelle expression de la puissance de seuil et une solution approchee aux equations Brillouin traditionnelles. A partir de la technique pompe-sonde utilisant une seule source laser grâce a un modulateur electro-optique et qui consiste en l'introduction artificielle d'une onde Stokes contre-propagative que l'on balaye en frequence, la courbe de gain Brillouin est analysee pour des temperatures allant de 1K a la temperature ambiante. La potentialite unique de capteur Brillouin fibre des tres basses temperatures est demontree et ce avec une sensibilite inferieure a 1°C. Les resultats en pression hydrostatique montrent pour la premiere fois une relation parfaitement lineaire avec la frequence Brillouin, ce qui fait de la DBS un nouvel outil de mesure de la pression dans les fibres optiques.