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Axe 5 : Opto-Alim - Appel à candidature sur un sujet de thèse (fermé)

SUJET DE THÈSE : Opto-alimentation et transmission de données par voie optique pour les observatoires sous-marins
 
Localisation :
                Ecole Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB); Laboratoire RESO EA3380 ;
                Technopôle BREST-Iroise ; 29608 BREST
 
Partenaires : IFREMER; ENIB/RESO
 
Contacts : André PERENNOU; tel (33) 2 98 05 66 38 ;  perennou@enib.fr
 
Mots-clés : Réseaux optiques sous-marins; Transport et maîtrise de l'énergie; Optoélectronique
 
Contexte :
De grands projets de développement d’observatoires sous-marins existent de part le monde (USA, Europe, …). Les objectifs sont multiples, comme par exemple étudier la vie sous les océans, suivre l’évolution des effets climatiques ou encore contrôler certaines zones à risques.
L’installation de stations d’observation sur une grande échelle géographique nécessite une infrastructure complexe pour l’alimentation et l’échange de données avec les instruments. Pour répondre à ce problème, parmi les solutions innovantes, la solution “tout-optique” semble présenter un intérêt particulier.
Cette étude s'inscrit dans le cadre de la mise en place et du développement de réseaux câblés d’observation du monde marin, effectués par différents organismes de recherche internationaux, dont IFREMER (projet ESONET).
 
Objectifs :
L’objectif essentiel de ce projet, est de montrer que le transport de l’énergie et des données par fibre optique est une solution prometteuse pour étendre avec suffisamment de flexibilité et à moindre coût, les infrastructures réseaux existantes (par exemple : extension d’un réseau de type Antares en France ou de type Neptune au Canada) pour alimenter des capteurs distants. 
Ce projet permettra d’évaluer les possibilités, les contraintes et les limites de fonctionnement d’une architecture tout-optique pour le transport de l’énergie et des données sur une ou plusieurs fibres optiques destinées à piloter un instrument. Les performances énergétiques visées sont de l'ordre du Watt électrique utile destiné à un instrument déporté à une dizaine de kilomètres du réseau existant. Cependant, compte tenu des faibles rendements énergétiques des différents composants optoélectroniques disponibles sur le marché à l'heure actuelle et des fortes puissances optiques mises en jeu, certains points critiques seront à résoudre avant de procéder à la mise en œuvre d’un démonstrateur. On peut citer :
 
• Le rendement énergétique.
Les composants commercialisés actuellement ne sont pas destinés à ce type d’application et par conséquent ne possèdent pas les rendements énergétiques adéquats. Il s’agira donc d’étudier les solutions permettant d’améliorer ces performances (rendement de la source laser utilisée pour fournir l’énergie, rendement des cellules photovoltaïques destinées à la conversion optique-électrique, gestion de l'impédance électrique de l'instrument…). 
 
• Afin de limiter les problèmes liés à la connectique sous-marine, le transport de l’énergie et des données est envisagée sur une même fibre simultanément ou alternativement (multiplexage temporel). Des interactions entre les ondes optiques de fortes puissances destinées à l’opto-alimentation et les ondes optiques de faibles puissances destinées au transport de données apparaîtront inévitablement (Raman, Brillouin…). Ce volet de l’étude devra permettre de déterminer l'importance de ces phénomènes physiques et voir comment s’en affranchir ou même mieux comment en bénéficier. 
 
• L’émission des données générées par les capteurs sur voie optique. 
Compte tenu de la faible quantité d’énergie électrique disponible au niveau du capteur, et donc allouée au retour des données sur voie optique, un module d’émission "faible consommation" devra être conçu. Il s’agira donc de mettre en œuvre le système le plus adéquat.
 
 
L'aboutissement de ces travaux de thèse, grâce à la collaboration entre deux partenaires du GIS Europôle Mer (ENIB/RESO et IFREMER), devra se concrétiser par la réalisation d'un démonstrateur, testé et éprouvé en milieu marin.
 
Compétences :
Pour mener à bien ce projet de thèse, des connaissances pluridisciplinaires sont nécessaires. L’optoélectronique, l’électronique, les techniques de transmission de données et la conception de systèmes optiques sont autant de domaines qui devront être abordés et maîtrisés.  
Le financement de ce sujet de thèse, labellisé par le GIS Europôle Mer, est en cours d’obtention.
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