Rayonnements optiques
Les travaux menés par les laboratoires nationaux de métrologie (LNE-INM et LNE/CMSI) concernent aussi bien les références nationales que les moyens de transfert vers les utilisateurs (bancs d'étalonnage).
Les projets concernant les références, consistent à les maintenir au plus haut niveau métrologique et à les comparer avec les autres références nationales dans le cadre de comparaisons internationales. Cela correspond aux missions de base des laboratoires nationaux de métrologie. De plus, il est souvent nécessaire de faire progresser les références en les améliorant (moyens et incertitudes) ou en développant de nouvelles références (nouveaux types, nouvelles méthodes).
Les projets concernant les moyens de transfert, consistent, d'une manière générale, à maintenir au plus haut niveau métrologique les moyens d'étalonnage, depuis la référence nationale jusqu'aux références des utilisateurs, de les adapter aux nouveaux instruments ou références des utilisateurs et de développer de nouveaux bancs pour élargir les possibilités d'étalonnage (nouvelles gammes de mesures ou nouveaux instruments).
La candela a été longtemps matérialisée par des lampes étalons d'intensité lumineuse. Mais ces dernières années, des photomètres étalons ont été réalisés pour matérialiser la candela. Il s'agit d'instruments constitués d'un détecteur raccordé au radiomètre cryogénique, de filtres reproduisant au mieux la courbe V(λ) et de diaphragmes. Il pourrait donc y avoir deux méthodes complémentaires pour maintenir la candela, basées sur les lampes et les détecteurs. Toutefois cela suppose un suivi de la stabilité à long terme des photomètres réalisés. Ces travaux sont en cours. De plus, afin d'améliorer l'incertitude de raccordement des photomètres au radiomètre cryogénique, le LNE-INM étudie la réalisation de nouveaux photomètres en utilisant des détecteurs pièges, et non plus des détecteurs plans comme c'est le cas actuellement. Un groupe de lampes étalons sera alors constitué pour le flux lumineux (lumen).
Pour l'étalonnage des détecteurs, c'est-à-dire la mesure de leur sensibilité spectrale, la référence nationale actuelle est le radiomètre cryogénique. Pour étalonner les détecteurs, plusieurs bancs de mesure sont disponibles pour les mesures sur une large bande spectrale allant de l'ultraviolet (200 nm) à l'infrarouge (14 µm).
Le radiomètre cryogénique permet l'étalonnage de détecteurs à quelques longueurs d'onde lasers du domaine visible. Or les sources lasers disponibles vont de l'UV au proche IR. Afin d'améliorer les incertitudes de mesure, les études en cours visent à étendre l'utilisation du radiomètre cryogénique dans l'ultraviolet et dans le proche infrarouge. Les détecteurs étalonnés directement par rapport à cette référence sont utilisés ensuite comme références secondaires ou de transfert sur les autres bancs de mesure. Ce sont, le plus souvent possible, des détecteurs pièges ou des détecteurs présentant des caractéristiques les meilleures possibles (stabilité, homogénéité spatiale, linéarité, ...).
Éléments d’un détecteur piège.
Afin de transférer les références avec les meilleures incertitudes à l'aide des détecteurs de transfert, une étude spécifique est menée sur la caractérisation de ces détecteurs de transfert notamment dans les domaines UV et IR. Différents détecteurs (Si, InGaAs, GaAsP, ...) sont caractérisés puis montés en piège.
Éclairement énergétique
Il s'agit de réaliser des nouvelles références d'éclairement énergétique spectrique raccordées au radiomètre cryogénique pour améliorer la stabilité actuelle et augmenter le nombre de longueur d'onde de mesure. Ces références seront des radiomètres à filtres.
Les moyens de transfert vers les utilisateurs (étalonnage des radiomètres et des spectroradiomètres) sont en cours de consolidation dans le domaine UV où il était particulièrement nécessaire d'améliorer les incertitudes.
Etalonnage de radiomètres utilisés pour les sources de chaleur
Ces détecteurs (dits " fluxmètres ") sont utilisés par les laboratoires effectuant des essais de feu pour mesurer les flux de chaleur émis. Le LNE/CMSI dispose de trois bancs (référence et transfert) pour l'étalonnage des capteurs de type Gardon ou Schmidt-Boelter.
L'objectif de l'étude en cours est d'améliorer les méthodes de mesure utilisant des sources de références et de réduire les incertitudes d'étalonnage des radiomètres IR utilisés. Les sources sont des corps noirs fonctionnant sous vide (minimisation de la convection), permettant l'étalonnage absolu des fluxmètres, ou à pression atmosphérique pour l'étalonnage par comparaison.
Par ailleurs, l'extension des possibilités d'étalonnage à d'autres types de fluxmètres est à l'étude.
Nouveau banc de référence pour l'étalonnage de fluxmètres.
Afin d'étendre l'utilisation du radiomètre cryogénique dans les domaines ultraviolet et infrarouge ainsi que d'augmenter les longueurs d'onde disponibles pour la caractérisation des détecteurs ou des radiomètres, le LNE-INM s'est doté d'un laser titane:saphir accordable qui, associé à différents OPO, sera rendu utilisable sur tout le domaine spectral courant en radiométrie.
L'objectif de ce projet, commencé en 2006, est d'étudier les caractéristiques des diodes électroluminescentes, en intensité, en flux et en répartition spectrale, pour être capable d'en faire des sources de référence, et de les utiliser pour répondre aux problèmes industriels liés à la sécurité et au rendu des couleurs des objets éclairés par de telles sources.
LED blanches
Un nouveau banc d'étalonnage des sources entre 200 nm et 1 000 nm est en cours de finalisation. Ce banc permettra, selon sa configuration, l'étalonnage des détecteurs ou celui des sources.
Banc d'étalonnage des sources et des détecteurs.
L'objectif de ce projet est de réduire les incertitudes de mesure en métrologie des sources, entre 1 µm et 14 µm, en mettant en place un système de radiomètres et de détecteurs munis d'outils d'analyse spectrale pour couvrir toute la gamme spectrale. Ces moyens de mesure étant caractérisés devant des sources corps noirs ou des sources lasers par comparaison à des références.
Le LNE/CMSI dispose de différents moyens de mesure en transmission et en réflexion
Afin de disposer de références pour les mesures en réflexion avec les différents spectrophotomètres du LNE, le laboratoire développe un banc de mesure absolue du facteur de réflexion hémisphérique directionnel.
Banc de mesure absolue du facteur de réflexion.
L'objectif est de développer les moyens de mesure absolue de lame de verre pour avoir une référence d'indice de réfraction d'un verre au laboratoire. Cette référence sera ensuite utilisée pour la mesure normalisée du brillant.
L'objectif général de cette étude est la réalisation d'un banc de mesure des caractéristiques des composants photoniques avec une résolution spatiale de l'ordre du millimètre. Les mesures sont effectuées sur le banc interférométrique en lumière incohérente (OLCR). Les méthodes de mesure et les traitements des signaux obtenus sont développés à partir de composants typiques : réseaux de Bragg photo-inscrits dans les fibres, fibres à cristaux photoniques, fibres à mode d'ordre supérieur.
Photographie MEB d'une fibre micro-structurée.
