月: 2023年4月

Qu’est-ce qu’un laser DFB ?

Un laser DFB est un type de diode laser dont la longueur d’onde de sortie est constante. DFB signifie “Distributed FeedBack”, ce qui se traduit par “rétroaction distribuée”. En créant des réseaux de diffraction aux limites des couches de la diode, seule la longueur d’onde de la lumière émise par la couche active et correspondant au double de la distance entre les réseaux peut être amplifiée et émise. La longueur d’onde de sortie d’un laser DFB est stable et constante, alors que la longueur d’onde d’une diode laser normale est perturbée par le courant appliqué, l’environnement de fonctionnement ou la modulation.

Utilisations des lasers DFB

Les lasers DFB sont principalement utilisés dans les communications optiques à grande capacité et à longue distance. La raison de leur utilisation dans les communications optiques est qu’ils peuvent maintenir une sortie stable à une longueur d’onde constante même avec des niveaux de courant élevés, des environnements de fonctionnement et une modulation à grande vitesse. Parmi les autres utilisations des lasers DFB figurent l’endoscopie du côlon et de l’œsophage, l’analyse structurelle par spectroscopie Raman, la conversion de longueur d’onde, l’analyse des gaz, etc. Lors du choix d’un laser DFB, il est nécessaire de tenir compte du courant admissible, de la longueur d’onde de sortie, des bornes de connexion, de l’environnement de fonctionnement correspondant et de la taille.

Principe des lasers DFB

Cette section décrit le principe de fonctionnement des lasers DFB. Comme les diodes laser normales, les lasers DFB ont une couche de revêtement de type p, une couche de revêtement de type n et une couche active entre ces couches. Les couches de revêtement de type p sont reliées à une électrode positive, les couches de revêtement de type n sont reliées à un substrat de type n et le substrat de type n est relié à une électrode négative. Sur les côtés de ces couches se trouvent des réflecteurs : le laser DFB est fabriqué de telle sorte que l’interface entre la couche de revêtement de type p et la couche active forme un réseau de diffraction.

Pendant le fonctionnement, une tension directe est appliquée à partir des électrodes. Sous l’effet de cette tension, des électrons et des trous pénètrent dans la couche active à partir de leurs couches de revêtement respectives et émettent de la lumière lorsque ces charges se recombinent. Cette lumière est amplifiée par les limites de la couche active et les réflecteurs. La lumière réfléchie par le réseau de diffraction ne reflète alors qu’une longueur d’onde spécifique. Cela entraîne l’amplification d’une seule longueur d’onde de la lumière. La lumière amplifiée est extraite du laser DFB.

Caractéristiques de température des lasers DFB

Les lasers DFB se caractérisent par des longueurs d’onde extrêmement stables en fonction de la température : dans le domaine du multiplexage en longueur d’onde et des communications optiques cohérentes telles que le WDM, une largeur de raie spéculaire étroite est importante pour supprimer la diaphonie entre les longueurs d’onde. Un autre facteur important est la possibilité de contrôler la température de la longueur d’onde.

Dans les lasers DFB généraux, le gradient de longueur d’onde par rapport à la température est dit d’environ 0,1 nm/°C. La longueur d’onde d’oscillation est déterminée et contrôlée par deux paramètres : l’ajustement de la longueur d’onde par la période du réseau du laser DFB et ce gradient de température.

Pour éviter l’influence de la température ambiante, le contrôle de la température est généralement effectué à l’aide d’un terminal de contrôle tel qu’une thermistance de température et un élément Peltier externe, etc. Toutefois, pour réduire les coûts et la consommation de courant, les lasers DFB qui ne nécessitent pas de contrôle externe de la température font également l’objet de recherches actives. C’est le cas aussi pour les méthodes d’emballage et l’application de nouveaux matériaux semi-conducteurs composés tels que ceux à base d’Al et d’autres.

Les longueurs d’onde de 1550nm représentant les lasers DFB

Dans le monde des communications optiques à longue distance, les longueurs d’onde ayant la plus faible perte de transmission possible dans les fibres optiques sont sélectionnées pour minimiser les pertes pendant la communication. Les fibres optiques en quartz ont en fait des pertes très différentes selon la longueur d’onde de la lumière qui les traverse, et généralement, on utilise souvent des longueurs d’onde dans les bandes de 1,3μ et 1,5μ. En particulier, la longueur d’onde de 1550nm est une longueur d’onde typique pour les lasers DFB à grande longueur d’onde, car elle présente la perte la plus faible.

Parmi les autres types de lasers à longueur d’onde de 1550nm figurent les lasers DFB dotés d’un réseau de diffraction à déphasage λ/4, qui permet en principe l’oscillation du laser dans un seul mode, et les lasers DBR dont le réseau de diffraction est éloigné du haut et du bas de la couche active.

Comparaison avec les lasers FP

Un laser à semi-conducteur souvent comparé aux lasers DFB est le laser Fabry-Perot (FP).

La face frontale d’un laser FP est une surface hélicoïdale. Cela signifie qu’elle peut être utilisée comme surface miroir avec la même orientation cristalline. Le laser oscille dans un spectre résonant à une certaine longueur d’onde. Une différence majeure par rapport à un laser DFB est qu’il est difficile pour un laser FP d’osciller dans un mode complètement unique.

Les lasers FP sont utilisés dans les lecteurs optiques tels que les CD et DVD, les imprimantes laser, etc.

Qu’est-ce que la HPLC ?

La HPLC, High Performance Liquid Chromatography, est une méthode permettant de séparer et de détecter des composés individuels dans un échantillon en utilisant l’interaction entre une colonne et un échantillon. Elle est utilisée dans diverses industries, principalement dans les secteurs pharmaceutique, biochimique, alimentaire et environnemental. Elle est en effet simple à utiliser et permet de détecter des éléments à l’état de traces.

Comme la surface du pic de la HPLC est proportionnelle à la concentration de l’échantillon, la concentration des composants dans l’échantillon peut également être quantifiée. Le comportement de séparation des échantillons dans la HPLC dépend de la colonne et de la phase mobile, il est donc nécessaire de concevoir des conditions d’analyse appropriées.

Utilisations de la HPLC

La chromatographie liquide à haute performance (CLHP, ou HPLC en anglais) est une méthode d’analyse qui utilise l’interaction entre une colonne et un échantillon pour séparer les différents composants d’un échantillon. Elle est très simple à utiliser et peut être analysée par injection directe de la solution de l’échantillon ou en plaçant la solution de l’échantillon dans un échantillonneur automatique pour un traitement par lots.

La HPLC est utilisée dans de nombreux secteurs d’activité. Par exemple, elle est utilisée dans le secteur pharmaceutique pour analyser des traces d’impuretés et d’ingrédients actifs, dans les secteurs de l’alimentation, des boissons et de l’environnement pour analyser les ingrédients nutritionnels et fonctionnels, les additifs et les résidus de pesticides, et en biochimie pour analyser les protéines et les substances liées aux acides nucléiques.

Principe de la HPLC

La HPLC et la chromatographie en phase gazeuse (CPG) sont des types de chromatographie. La chromatographie est une méthode qui permet de séparer les composés d’un analyte en les faisant passer à travers une colonne ou un autre support et par la différence de force d’adsorption des différents composants.

Le type et l’ampleur de l’interaction entre les composants de l’échantillon et la colonne dépendent du type de colonne. Par exemple, dans les colonnes ODS, les chaînes alkyles (groupes octadécyles) sont modifiées sur la colonne et l’échantillon est adsorbé par des interactions hydrophobes.

Dans les colonnes de gel de silice, en revanche, les groupes silanol à la surface adsorbent les composés polaires. D’autres types de colonnes sont également disponibles, notamment des colonnes modifiées avec des groupes phényles, des groupes cyanos et des groupes aminés.

Calcul de la concentration à l’aide de la surface des pics de la HPLC

La surface des pics de la HPLC est proportionnelle à la concentration de l’échantillon. Cependant, lorsqu’un détecteur UV est utilisé, la surface du pic change en fonction du coefficient d’absorption, même si la concentration de l’échantillon est la même. Par conséquent, lors de l’analyse des concentrations par HPLC, il est nécessaire de préparer des étalons pour comparer les surfaces.

L’une des méthodes d’analyse des concentrations est la méthode de l’étalon externe. Dans cette méthode, plusieurs échantillons standards de concentrations connues sont préparés et analysés par HPLC pour déterminer les surfaces des pics. La concentration de chaque échantillon étant connue, une équation permettant de déterminer la concentration à partir de la valeur de la surface peut être obtenue en traçant la valeur de la surface et la concentration.

La deuxième méthode est la méthode de l’étalon interne. Dans cette méthode, un autre composé chimiquement ou physiquement stable est ajouté comme étalon interne à un échantillon standard de concentration connue. Après l’ajout, une analyse HPLC est effectuée pour déterminer le rapport entre la surface du pic de l’échantillon standard et celle de l’étalon interne. Une courbe d’étalonnage peut être obtenue en utilisant le rapport de la quantité d’étalon interne ajoutée comme abscisse et le rapport des surfaces des pics comme ordonnée.

Détecteurs HPLC et limites de détection

Divers instruments sont disponibles comme détecteurs HPLC. Il s’agit par exemple de détecteurs de spectroscopie ultraviolette-visible (UV-Vis), de détecteurs de fluorescence et de détecteurs d’indice de réfraction différentiel (RID). Les limites de détection de ces détecteurs varient considérablement en fonction de l’échantillon. Par exemple, la limite de détection des détecteurs UV-Vis est d’environ 10 picogrammes (pg) et de 0,1 pg pour les détecteurs de fluorescence.

Le plus sensible est le spectromètre de masse (MS), dont la sensibilité de détection est estimée à 0,01 pg. Toutefois, la limite de détection dépend du type et de la concentration des composés dans l’échantillon et du degré de séparation. Dans certains cas, une dérivatisation, c’est-à-dire l’ajout d’un groupe fonctionnel à l’échantillon qui émet une fluorescence, est nécessaire. L’optimisation de l’analyse HPLC, y compris la préparation de l’échantillon, est nécessaire pour une détection à haute sensibilité.

Qu’est-ce qu’un capteur GPS ?

Un capteur GPS est un capteur utilisé dans le Global Positioning System (GPS), un système de positionnement mondial.

Le GPS est un système satellitaire avancé qui peut être utilisé 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, par n’importe qui, n’importe où, pour donner les coordonnées d’un emplacement avec une grande précision. Il permet notamment la navigation automobile, le calcul précis de l’heure et les observations géophysiques.

Utilisations des capteurs GPS

Les capteurs GPS ont été utilisés pour le positionnement dans les avions, les navires et pour les relevés topographiques. Aujourd’hui, avec le développement des technologies de l’information, ils sont activement utilisés dans les smartphones, les ordinateurs portables, les systèmes de navigation automobile, les appareils photo numériques, les montres intelligentes et les drones.

Outre ces applications générales de positionnement, le positionnement de précision allant jusqu’au centimètre, voir millimètre près est possible et est utilisé pour les relevés de précision et la mesure de la déformation de la croûte terrestre. Les satellites GPS sont également utilisés pour transmettre les données temporelles mesurées par les horloges atomiques internationales dans le monde entier afin de déterminer l’heure standard à l’internationale.

Principe des capteurs GPS

Le GPS utilise plusieurs satellites pour déterminer sa position au sol en mesurant la distance qui le sépare de chaque satellite.

Les signaux L1 et L2 envoyés par les satellites GPS sont détectés par le récepteur GPS de l’utilisateur, qui calcule la différence entre l’heure de transmission du signal au satellite GPS et l’heure de réception au sol.

La vitesse des ondes radio étant la même que celle de la lumière, le produit du temps de propagation et de la distance entre le satellite GPS et les capteurs GPS au sol peut être mesuré.

Autres informations sur les capteurs GPS

1. Principe de fonctionnement des satellites GPS

Les satellites GPS émettent deux types de signaux, appelés ondes L1 et L2, à certains moments de la journée.

La partie commande, contrôle au sol, surveille l’heure et l’orbite des satellites GPS, et contrôle correctement l’émission et la réception des signaux. À l’exception de la station de contrôle principale, le contrôle au sol ne nécessite pratiquement pas de personnel.

2. Nombre de satellites GPS

L’emplacement des capteurs GPS peut être calculé en connaissant la distance qui les sépare de trois satellites GPS (triangulation). Cependant, les horloges des satellites GPS utilisent des horloges atomiques et sont très précises, alors que les horloges des récepteurs le sont moins. C’est pourquoi quatre satellites GPS sont généralement utilisés pour augmenter le nombre d’azimuts à mesurer et améliorer la précision.

3. Précision du GPS

En règle générale, la précision des informations de localisation fournies par les capteurs GPS utilisés dans les smartphones et les systèmes de navigation automobile est estimée à plusieurs mètres d’erreur.

Lors de l’utilisation des informations de localisation avec les smartphones, des efforts sont faits pour améliorer la précision en combinant la distance par rapport aux stations de base WIFI, les boussoles électroniques et d’autres dispositifs.

Les systèmes de positionnement par satellite, dont le GPS, sont appelés GNSS (Global Navigation Satellite System), qui comprend le QZSS (Quasi-Zenith Satellite).

4. RTK

La méthode RTK (Real Time Kinematic) est une nouvelle méthode de positionnement qui améliore la précision des services de positionnement basés sur le GPS : les informations de position provenant du GPS sont reçues par deux récepteurs, une station de base de référence et une station mobile. La différence est utilisée pour compenser les écarts de position.

La précision des informations de positionnement peut être améliorée de quelques centimètres grâce à cette méthode. L’utilisation du RTK pour les smartphones et les drones suscite de grandes attentes.

Combinée à la technologie de conduite automatique utilisant les TIC (Technologies de l’Information et de la Communication) et d’autres technologies, cela ouvrira un champ de possibilités pour divers services, tels que les nouveaux services liés au transport comme les services de livraison par drone, l’agriculture intelligente et la construction intelligente.

5. Émetteurs GPS

Les émetteurs GPS sont des dispositifs qui calculent les informations de localisation à partir des signaux GPS et les transmettent à des destinations spécifiques. Dans le cas du suivi en temps réel, les informations de localisation sont automatiquement envoyées périodiquement par l’émetteur GPS ou enregistrées dans l’émetteur. Cela vous permet de vérifier non seulement votre position actuelle, mais aussi votre itinéraire.

Dans le cas d’une recherche manuelle, la localisation peut être recherchée uniquement lorsque l’utilisateur souhaite savoir où il se trouve. Les applications comprennent également le suivi des activités des personnes âgées et des enfants, la lutte contre le vol de smartphones, de voitures, ou encore de bicyclettes, la traçabilité des objets perdus et oubliés, et la confirmation de la sécurité lors d’ascensions en montagnes.

Qu’est-ce qu’un récepteur GNSS ?

Un récepteur GNSS est un appareil qui reçoit les signaux des satellites et les convertit en informations sur la latitude et la longitude du point de réception.

GNSS est l’abréviation de Global Navigation Satelite System, ce qui signifie système mondial de navigation par satellite. Il s’agit d’un système qui utilise des satellites pour mesurer des informations de position.

Le système de positionnement global (GPS) aux États-Unis est le GNSS le plus utilisé. Au Japon, le QZSS (Quasi-Zenith Satellite System : MICHIBIKI), Galileo en Europe, GLONASS en Russie, BeiDou en Chine et d’autres systèmes satellitaires sont en cours de construction par des pays individuels.

Utilisations des récepteurs GNSS

Les récepteurs GNSS sont utilisés dans les services de géolocalisation. Familier dans notre vie quotidienne, le GPS est désormais connu pour la navigation automobile.

Aujourd’hui, il est également installé dans les smartphones. Les drones, de plus en plus populaires ces dernières années, sont également équipés de récepteurs GNSS et les utilisent pour contrôler leur position.

Parmi les exemples d’applications GNSS, citons la fourniture d’informations sur les services de bus et de taxis, la localisation des enfants et des personnes âgées, ainsi que la localisation des équipements de construction. La préparation aux catastrophes implique de mesurer la position du sol sur les pentes naturelles afin de détecter les signes de glissements de terrain soudains.

Principe des récepteurs GNSS

Les principes des récepteurs GNSS comprennent le positionnement autonome et le positionnement relatif.

1. Positionnement autonome

Le positionnement autonome est une méthode par laquelle un récepteur GNSS reçoit des signaux de quatre satellites ou plus et obtient des informations sur la position. Les signaux transmis par les satellites contiennent des informations sur l’heure de la transmission. La distance par rapport au satellite est calculée en trouvant la différence entre l’heure de la transmission et le temps nécessaire pour que le signal arrive au récepteur Gnss, et en multipliant cette différence par la vitesse du signal.

De même, la distance par rapport à trois autres satellites ou plus est calculée pour détecter la position du récepteur GNSS. En théorie, trois satellites suffisent pour déterminer la position d’un récepteur GNSS par triangulation, mais quatre satellites ou plus sont nécessaires pour compenser les erreurs.

2. Positionnement relatif

Le positionnement relatif peut être divisé en méthodes DGPS (Differential-GPS) et interférométriques.

Méthode DGPS
La méthode DGPS utilise plusieurs récepteurs GNSS pour recevoir les signaux de quatre satellites ou plus afin d’obtenir des informations de position très précises. Les multiples récepteurs GNSS effectuent un positionnement indépendant. Les informations de position de chaque récepteur sont utilisées pour obtenir une position en tenant compte des erreurs communes.

Méthode interférométrique
Comme la méthode DGPS, la méthode interférométrique utilise plusieurs récepteurs GNSS et obtient des informations sur la position en utilisant la différence de phase entre les signaux reçus par chaque récepteur.

Autres informations sur les récepteurs GNSS

1. Satellite de positionnement intérieur MICHIBIKI

Le GPS est un système américain de positionnement par satellite, initialement développé à des fins militaires. Le premier système GNSS japonais, MICHIBIKI, a été lancé en 2010 ; un système de quatre satellites GNSS sera en service en 2018 et un système de sept satellites GNSS sera mis en place.

MICHIBIKI est appelé système satellitaire quasi-zénith et utilise une orbite quasi-zénithale, survolant le Japon et d’autres parties de l’Asie et de l’Océanie. Il vole sur une “orbite en huit” asymétrique nord-sud pour rester le plus longtemps possible près du Japon, restant dans l’hémisphère nord pendant environ 13 heures et dans l’hémisphère sud pendant environ 11 heures.

MICHIBIKI est utilisé en conjonction avec le GPS et le complète pour obtenir un positionnement plus précis et plus stable.

2. Exemples d’utilisations de MICHIBIKI

MICHIBIKI est un système qui permet d’utiliser des informations de positionnement très précises et qui prend également en charge le positionnement de classe cm. C’est pourquoi diverses possibilités d’utilisation du système sont envisagées. Par exemple, dans le domaine de l’agriculture, où la pénurie de main-d’œuvre se fait sentir, il s’agit d’un système de conduite automatique pour les machines agricoles.

Dans le domaine de la sécurité routière, l’on envisage d’utiliser le système pour la conduite automatisée de véhicules, la détermination automatique des infractions au code de la route et l’aide au déneigement en hiver. Dans le domaine du bien-être, le système devrait aider les malvoyants à marcher de manière autonome.

Qu’est-ce qu’une feuille FRP ?

Une feuille FRP est un matériau plastique renforcé de fibres utilisé pour réparer des structures et des pare-chocs de voiture.

FRP est l’acronyme de “Fibre Reinforced Plastics” et les fibres de verre sont utilisées comme fibres de renforcement. Les feuilles FRP peuvent être facilement découpées à l’aide de ciseaux ou d’un couteau utilitaire, et sont faciles à percer et à peindre.

Les feuilles FRP sont utilisées non seulement pour le renforcement, mais aussi comme feuilles de protection extérieure en raison de leur excellente étanchéité, isolation, résistance aux intempéries et à la corrosion. Elles sont particulièrement utiles pour protéger les bâtiments et les navires près de la mer, où les dommages causés par le sel sont susceptibles de se produire.

Utilisations des feuilles FRP

Les feuilles FRP sont utilisées pour renforcer les grandes structures des bâtiments. Elles sont mises en œuvre pour réparer et prolonger la durée de vie des ponts, des passerelles, des colonnes d’éclairage, des conduits, des tuyaux, des réservoirs de stockage, etc. Lorsqu’un niveau de sécurité élevé est requis, comme sur les passerelles et les ponts humanitaires, la résistance à la corrosion du métal de base peut également être augmentée.

En dehors des structures, les feuilles FRP sont également utilisées pour réparer les pare-chocs de voitures, les bateaux et les canoës de plein air. Les feuilles FRP sont également utiles pour les surfaces telles que les panneaux de contrôle, les toits, les vannes et les piscines : elles sont étanches, isolantes et résistantes à la chaleur lorsqu’elles sont appliquées.

Les feuilles FRP peuvent être fixées au métal, au bois, au béton et au plastique. En revanche, elles ne peuvent pas être fixées sur le polyéthylène, le polycarbonate, le polypropylène, le verre, etc.

Principe des feuilles FRP

Les feuilles FRP sont principalement composées d’une résine vinylester appelée époxy acrylate, qui durcit sous l’effet de la lumière ultraviolette, et sont renforcées par des fibres de verre.Une combinaison de différents matériaux tels que les feuilles FRP est appelée matériau composite, le matériau de base étant appelé matrice. Dans les matériaux composites, les propriétés du matériau peuvent varier en fonction de la teneur en fibres de renforcement.

La surface de la feuille est généralement recouverte d’une couche protectrice de plastique provenant de la matrice. Dans le cas des feuilles FRP, la matrice est durcie par la lumière UV. Lorsque la feuille FRP est fixée à la zone à construire et irradiée par la lumière UV, elle peut être moulée dans la forme à laquelle elle est fixée.

Caractéristiques des feuilles FRP

Les feuilles FRP se caractérisent par leur facilité d’installation. Les feuilles peuvent être coupées avec des ciseaux, mais une fois durcies, elles sont suffisamment solides pour renforcer de grandes structures de construction. Elles se caractérisent également par une excellente résistance à l’eau, aux produits chimiques et à la chaleur. L’irradiation UV est utilisée pour le durcissement et, outre l’utilisation d’irradiateurs UV, certains produits peuvent être durcis en les exposant à la lumière du soleil.

Pour les produits alimentaires, il existe également des produits présentant d’excellentes performances environnementales, tels que ceux qui n’utilisent pas de substances contrôlées par les COV ou de formaldéhyde. Il est également possible de sélectionner des produits conformes à la loi sur l’hygiène alimentaire, aux normes sur les appareils et les conteneurs et aux normes sur l’emballage.

Autres informations sur les feuilles FRP

Comment installer les feuilles FRP

Lors de l’installation d’une feuille FRP, il faut d’abord fixer la feuille FRP au substrat afin d’éviter les poches d’air. Il est important de s’assurer que le support est exempt de poussière, de saleté et d’autres matières étrangères, ainsi que d’huile. Lorsqu’elle est exposée à la lumière UV, la résine durcissant aux UV à l’intérieur durcit et se fixe à la forme du support.

Le temps de durcissement de la résine sous l’effet de la lumière UV est d’environ 20 minutes, alors qu’il est d’environ 35 minutes ou plus sous l’effet de la lumière du soleil. Comme la quantité de lumière UV varie en fonction de la saison et des conditions météorologiques, un mauvais durcissement peut se produire par temps nuageux. Dans ce cas, un test préliminaire est plus fiable.

Après l’application, retirez le film protecteur. Comme le film durcit sous l’effet de la lumière ultraviolette, il doit être protégé pendant l’installation par une feuille de plastique ou autre. Il s’agit d’éviter d’exposer le film à la lumière du soleil ou d’autres sources lumineuses. De même, lors de l’utilisation d’une lampe UV, l’utilisation de lunettes de protection contre les UV est essentielle.Les feuilles FRP contiennent du styrène, qui peut causer des problèmes d’odeur. Certains produits ont une teneur réduite en styrène.