Source laser
La longueur d’onde et la cohérence déterminent la qualité du signal, le comportement du speckle et la distance de mesure exploitable. Les lasers HeNe et SWIR conviennent donc à différents types de surfaces.
6 min de lectureVibrométrie laser Doppler – Technologie
Sources laser pour des mesures vibratoires précises
Introduction au monde des lasers et des vibromètres
Le type de source laser joue un rôle déterminant dans la mesure vibratoire précise et sans contact, notamment dans le développement de vibromètres laser Doppler (LDV) modernes destinés à diverses applications. Nous examinerons ci-dessous plus en détail deux types de sources laser ainsi que leurs applications en vibrométrie.
Laser hélium-néon (HeNe) : le grand classique de la vibrométrie
Les sources laser hélium-néon (sources laser HeNe) sont utilisées depuis de nombreuses années dans les vibromètres laser Doppler conventionnels et constituent, grâce à leurs propriétés uniques, un outil précieux pour la mesure vibratoire sans contact. En raison de ses caractéristiques spécifiques et de sa polyvalence, le laser hélium-néon est un outil incontournable en vibrométrie. Ce laser à gaz contient un mélange d’hélium et de néon et émet une lumière rouge d’une longueur d’onde de 632,8 nm.
Les lasers HeNe disponibles dans le commerce sont des appareils relativement compacts, dont la longueur de cavité est généralement comprise entre 15 et 50 cm, mais peut parfois atteindre environ 1 mètre afin d’obtenir les puissances les plus élevées. Leur puissance optique de sortie est comprise entre 0.5 et 50 mW. La longueur d’onde exacte des lasers He-Ne rouges dans le vide est de 632.991 nm et, sous l’effet de la réfraction, d’environ 632.816 nm dans l’air.
Le faisceau émis par les lasers HeNe est visible à l’œil nu et peut être aligné sans aucun dispositif auxiliaire. Sa longueur d’onde relativement courte permet de focaliser avec précision le faisceau laser sur un point de mesure extrêmement petit, ce qui rend le laser HeNe particulièrement adapté à la mesure de microstructures et de détails fins.
Les vibromètres équipés de lasers HeNe sont couramment utilisés lorsque l’objet mesuré rétrodiffuse un signal suffisant, lorsque la surface de mesure présente une réflectivité adéquate ou lorsque les mesures doivent être effectuées à travers l’eau, car la lumière d’une longueur d’onde de 633 nm traverse l’eau presque sans atténuation.
Laser infrarouge : la solution polyvalente
Optomet mise sur la technologie laser infrarouge à ondes courtes (SWIR) la plus récente et la plus avancée afin de garantir une qualité de signal optimale pour les applications de mesure exigeantes.
Le laser SWIR émet une lumière invisible d’une longueur d’onde de 1.550 nm, avec une puissance de sortie pouvant atteindre 10 mW. Cela correspond à dix fois la puissance de sortie d’un laser HeNe. Associée à des photodétecteurs présentant un rendement supérieur à 98 %, cette puissance permet d’obtenir un rapport signal/bruit (SNR) supérieur de 20 dB à celui des LDV HeNe conventionnels.
Malgré sa puissance plus élevée, le laser SWIR relève de la classe de sécurité laser la plus stricte, la classe 1 selon la norme EN 60825-1 et est donc sans danger pour les yeux. Les liquides présents dans l’œil absorbent la lumière infrarouge et protègent ainsi l’œil. Le faisceau de mesure invisible est positionné à l’aide d’un laser pilote vert coaxial (longueur d’onde : env. 532 nm). La puissance du laser pilote est limitée à 1 mW, ce qui entraîne une classification en classe de sécurité laser 2 selon la norme EN 60825-1. Par conséquent, le système complet des vibromètres SWIR Optomet relève toujours de la classe de sécurité laser 2.
Aujourd’hui, hormis certaines applications qui nécessitent les propriétés uniques des lasers HeNe, les lasers SWIR constituent le choix optimal pour la vibrométrie laser Doppler, domaine dans lequel Optomet joue un rôle de premier plan. Grâce à l’association d’une puissance de sortie plus élevée et de photodétecteurs plus sensibles, les vibromètres SWIR offrent un SNR supérieur. Ils sont donc particulièrement adaptés aux mesures exigeantes pour lesquelles les vibromètres équipés de sources laser conventionnelles atteignent leurs limites.
Même lors de mesures sur des surfaces sombres, rugueuses, incurvées ou présentant une faible réflectivité, les vibromètres infrarouges rendent tout traitement de surface superflu. Les mesures de vibrations sur de grandes distances sont également le domaine incontesté des LDV SWIR, tout comme les mesures sur des surfaces incandescentes et des tissus biologiques. Une grande stabilité thermique et une longue durée de vie constituent des avantages supplémentaires. Toutes ces caractéristiques s’appliquent également à la nouvelle série SMART d’Optomet.
Laser infrarouge : la solution polyvalente
À l’exception de quelques applications nécessitant les propriétés uniques des lasers HeNe, les lasers SWIR constituent aujourd’hui le choix optimal pour la vibrométrie laser Doppler. Optomet joue un rôle de premier plan dans le domaine de la vibrométrie SWIR. Grâce à l’association d’une puissance de sortie plus élevée et de photodétecteurs plus sensibles, les vibromètres SWIR offrent un SNR supérieur et conviennent donc particulièrement aux tâches de mesure exigeantes pour lesquelles les vibromètres équipés de sources laser conventionnelles atteignent leurs limites. Même sur des surfaces sombres, rugueuses, incurvées ou présentant une faible réflectivité, le vibromètre infrarouge évite tout traitement préalable de la zone de mesure. De même, les mesures de vibrations sur de grandes distances sont le domaine incontesté des LDV SWIR, tout comme les mesures sur des surfaces incandescentes et des tissus biologiques. Une grande stabilité thermique et une longue durée de vie constituent des avantages supplémentaires. Toutes ces caractéristiques s’appliquent également à la nouvelle série SMART d’Optomet.
Malgré sa puissance laser plus élevée, le laser SWIR bénéficie de la classe de sécurité laser la plus élevée, à savoir la classe 1 selon la norme EN 60825-1 et ne présente donc aucun danger pour les yeux. Les liquides oculaires absorbent la lumière infrarouge et protègent ainsi l’œil. Le faisceau de mesure invisible est positionné à l’aide d’un laser pilote vert coaxial (longueur d’onde : env. 532 nm). La puissance du laser pilote est limitée à 1 mW, ce qui correspond à une classification en classe de sécurité laser 2 selon EN 60825-1. Les vibromètres SWIR Optomet sont donc toujours classés en classe de sécurité laser 2 pour l’ensemble du système.
Applications pratiques des vibromètres laser Doppler
Les vibromètres laser Doppler (LDV) sont des outils indispensables dans de nombreux domaines, notamment l’ingénierie, la science des matériaux, la biologie et la médecine. Ils permettent de mesurer avec précision et sans contact les oscillations et les vibrations à la surface de différents matériaux et structures.
Du contrôle qualité en production à l’analyse des tissus biologiques, les possibilités d’application des LDV sont pratiquement illimitées. Grâce à leur capacité à fournir en temps réel des données à haute résolution, les LDV sont des outils incontournables pour la recherche, le développement et le contrôle qualité.
L’avenir de la vibrométrie : innovations et avancées
La vibrométrie est un domaine en constante évolution, porté par les innovations technologiques et les nouveaux résultats de la recherche. L’amélioration continue des sources laser et des technologies LDV permet d’effectuer des mesures plus précises et d’élargir encore davantage le champ des applications.
Des lasers HeNe classiques aux lasers infrarouges modernes, le choix de vibromètres est plus diversifié que jamais. Chez Optomet, nous œuvrons en permanence à l’amélioration de nos produits et services afin de proposer à nos clients des solutions innovantes adaptées à leurs tâches de mesure.