Métrologie interférentielle (22h) [3 ECTS]

Fiche U.E.
Master ISTI – parcours recherche: « optique et lasers » - Semestre 3
INTITULE DE L’U.E. :
Ouverture scientifique
RESPONSABLE :
Nom, prénom : PFEIFFER Pierre
Discipline : Pluridisciplinaires
Adresse : Ecole Nationale Supérieure de Physique
Bld s. Brant 67400 ILLKIRCH
Tél:[phone] fax : [phone] [e-mail]
PROGRAMME :
Matières enseignées **
CM
CI
TD
TP
Travail
perso
étudiant
Coeff
matière
CT*
CC*
Métrologie interférentielle
16
8
34
3
oui
oui
Composants diffractifs
15
8
25
3
oui
oui
Biophotonique
20
8
30
3
oui
oui
Nanophotonique
23
8
25
3
oui
oui
Photonique de puissance
20
8
30
3
oui
oui
Photonique expérimentale
20
20
3
oui
**Liste non exhaustive, des matières pouvant être rajoutées d'autres LMD (matériaux, physique .. ) à
condition qu'il y ait compatibilité sur le plan organisationnel au niveau de l'emploi du temps
* CT : contrôle terminal, CC contrôle continu
COMPETENCES A ACQUERIR :
Métrologie interférentielle
Cette deuxième partie concernera davantage l’évaluation interférométrique de la phase dans des
applications scientifiques et industrielles. La notion de cohérence et son importance, aussi bien temporelle
que spatiale sont développées. Le théorème de Wiener-Knitching est introduit et rapporté à la fonction
d’autocorrélation et la visibilité de franges d’interférence. La technique d’ombrage et les techniques de
Schlieren pour l’analyse des ondes de choc sont rapidement revues. L’interférométrie holographique et de
speckle sont également traitées. Les techniques FFT et de décalage de phase pour des évaluations
quantitatives de l’information interférométrique sont étudiées. Des applications industrielles sont illustrées et
le cours se termine par l’interférométrie à plusieurs longueurs d’onde.
Composants diffractifs
Ce cours permettra aux étudiants de comprendre les éléments optiques diffractifs et les fonctions associés.
Il présentera leurs caractéristiques, les principales techniques de conception ( algorithmes de Fourier
itératifs) et de fabrication.
Nanophotonique
Dans ce cours les étudiants apprendront les principes de nanostructuration de la matères et les bandgap
photoniques. Les étudiants vont également apprendre comment manipuler les matériaux nanostructurés et
et les applications en nanophotonique.
Photonique de puissance
L’objectif de ce cours est d’offrir aux étudiants une ouverture opérationnelle sur les différents domaines
utilisant l’énergie des photons, couvrant aussi bien les aspects fondamentaux que leurs applications
industrielles existantes et à venir. Les étudiants vont apprendre la physique du traitement laser, le transfert

d’énergie entre lumière et matière, la propagation de faisceaux lasers de puissance dans l’atmosphère et
les gaz et l’enginierie du traitement de la matière par laser.
Photonique expérimentale
TP 1 : Capteur à fibre optique à modulation de phase ; TP 2 : Communication optique et multiplexage de
longueur d’onde ; TP 3 : Polarimétrie ; TP 4 : Fibre optique à réseau de Bragg ;
TP 5 : Synthèse d’un EOD TP 6 : Photonique de puissance – TP 7 et 8 : Impulsions laser femtoseconde –
spectroscopie laser (IPCMS – GONLO)
TYPE D’ENSEIGNEMENT :
CM : 70h présentielles
TD : h présentielles
TP : 20h présentielles
Autre : (spécifier, exposés, visites …) h présentielles
Charge horaire totale pour l’étudiant : 175
Crédits ECTS : 12
Les enseignements assurés par des intervenants extérieurs :
MUTUALISATION :
UE obligatoire pour le master :oui
Peut constituer une UE optionnelle
pour d’autres masters : OUI sauf
les matières expérimentales
Peut constituer une UE libre : OUI
sauf les matières expérimentales
UE : Photonique
METROLOGIE INTERFERENTIELLE
Semestre S3
ECTS : 3
COURS
16
TD
TP
4
Projet
Total d’heures
eq TD
28
Enseignant :
Vukicevic Dalibor, Professeur, section 63,
Laboratoire des systèmes photoniques, tél 039024
4510, fax [phone], [email protected]-strasbg.fr
Module au choix : oui
Pré-requis : Optique physique, géométrique et ondulatoire, Notions de base de physique atomique, et d'
analyse de Fourier, quantification et échantillonnage du signal.

OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT
Fournir aux étudiants des compétences approfondies sur les méthodes expérimentales des mesures en
utilisant l'interférence et la lumière structuré .
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PROGRAMME DETAILLE
Cohérence temporaire et spatiale de la lumière naturelle et laser. Temps et longueur de cohérence.
Modifications de la cohérence. Interférométrie a deux ondes, Fonction instrumentale. Localisation des
franges. Interférométrie synchrone, et interférométrie diachrone. Hétérodynage optique. Principes de
l'interférométrie holographique et speckle. Méthodes en temps réel ou en temps moyenné. Application au
contrôle non destructif et à la métrologie d'objet de phase, des déformations et des vibrations de structure
mécanique. Ombroscopie et strioscopie (Schlieren). Interférométrie a plusieurs ondes. Fonction d'Airy.
Pouvoir optique et résolution. Introduction à l'interférométrie de haute précision. Analyse modale d'une
source laser opérande en mode continue et en mode impulsion. Interférométrie à l'amplification de la phase.
Méthodes d'exploitation automatique des interférogrammes. Échantillonnage. Méthode globale, ( FFT ),
Méthodes locale; (balayage de phase, décalage de phase). Granularité laser (speckle), objective et
subjective. Spectre de Wiener. Détection d'une image "specklé". Interférométrie speckle (ESPI). Holographie
numérique. Interférométrie speckle vis-à-vis l'interférométrie holographique. Applications industrielles
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APPLICATIONS (TD ou TP)
Les étudiants effectueront 2 TP choisis parmi 8 sujets proposés :
CAO optique (2x), Optique intégrée, Couplage de modes dans une fibre optique, Capteur à fibre optique
polarimétrique, OTDR, Mesure de bande passante dans une fibre optique, Analyse d’un réseau blazé,
Laser de puissance
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COMPETENCES ACQUISES
Compréhension des principales techniques de la métrologie optique et de la physique associée en mesure
interférométriques. Méthodologie expérimentale, prise de mesures, anticipation et prise en compte des
problèmes spécifiques d'interférométrie, de quantification et d'exploitation d'interférogrammes.
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Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen : examen écrit 2h

UE :
Ouverture scientifique
TITRE DU MODULE
Composants diffractifs
Semestre S3
OS-M26
ECTS : 3
COURS
15
TD
TP
Projet
Total d’heures
eq TD
20 h
Enseignants :
Twardowski Patrice, Maître de conférences, section
63, ULP-LSP, EA3426,
0390 244 613 fax : [phone]
patrice twardowsk[email protected]-strasbg.fr
Module au choix : oui
Pré-requis : L’optique géométrique, l’optique physique (ondulatoire) et les bases de l’optique
électromagnétique.
OBJECTIFS DE L’ENSEIGNEMENT
Les composants diffractifs sont des microstructures dont le comportement est essentiellement décrit
par les phénomènes de diffraction. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines comme par exemple la
spectroscopie, les systèmes anti-fraude et le façonnage de faisceaux lasers. Dans ce module on présente
les caractéristiques de ces composants avec les principales méthodes de conception et de fabrication en
traitant de façon privilégiée les éléments de phase à travers de nombreux exemples.
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PROGRAMME DETAILLE
1- Utilisation du modèle de l’optique ondulatoire (points approfondis : holographie, fonction de transfert
de phase, réseau à relief de surface, présentation de l’holographie numérique)
2- Utilisation du modèle de l’optique électromagnétique (présentation détaillée de la théorie des ondes
couplées et d’une approximation à 2 ondes, influence de la polarisation)
3- Présentation succincte des méthodes de fabrication et de réplication des structures diffractives
4- Présentation des caractéristiques des principaux logiciels professionnels disponibles pour l’aide à la
conception
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APPLICATIONS (TD ou TP)
En complément et au choix, deux TP consacrés aux éléments diffractifs (conception et mesure de
caractéristiques) sont proposés dans le module physique expérimental.
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COMPETENCES ACQUISES
A l’issu de cet enseignement, l’étudiant connaîtra les caractéristiques des composants diffractifs ainsi que
les principales techniques de conception et de fabrication employées.
BIBLIOGRAPHIE :
Notes de cours polycopiées,
Turunen J. and Wyrowski F., Diffractive optics for industrial and commercial applications, Akademic Verlag,
Berlin 1997
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Dispositif d’évaluation des enseignements et modalités d'examen :
Contrôle terminal sous la forme d’un examen écrit de synthèse avec documents (2h)

UE :
Optique et Signal
TITRE DU MODULE
Photonique de puissance
Semestre S3
ECTS : 3
COURS
20h
TD
TP
4
Projet
Total d’heures
eq TD
34h
Enseignants : Patrick MEYRUEIS
PR , 63ème section CNU, Directeur Laboratoire des systèmes photoniques
[email protected]strasbg.fr
Joël FONTAINE PR. INSA Tél : [phone] fax : [phone]
Module au choix : oui
Pré-requis : Connaissances générales en physique. Optique géométrique, ondulatoire et quantique, niveau
licence, CAO-CFAO optique, connaissances souhaitées mais non indispensables en mécanique,
métallurgie, plasturgie, bio médical, selon domaine applicatif visé.