La détection des menaces est un sujet d'actualité pour la protection des véhicules militaires. Traditionnellement, la détection des roquettes s'effectue dans la région de l'ultraviolet, toutefois, des études récentes ont démontré la présence d'une signature dans le visible au moment de l'allumage des moteurs. L'utilisation de la région du visible est intéressante pour diminuer le poids et le coût des systèmes. Les méthodes présentement développées utilisent des filtres interférométriques. Toutefois, elles ne réussissent pas à combiner un grand champ de vue et une sélectivité angulaire fine. Le but de cette thèse est de développer un instrument optique ayant un champ de vue large et une sélectivité spectrale fine permettant de détecter les raies émises, lors de l'allumage des moteurs-fusée à propergol solide, dans le visible et le proche infrarouge. La méthode proposée et réalisée est basée sur l'intégration d'une matrice linéaire d'éléments optiques holographiques, agissant comme un réseau diffractif dans un monochromateur de type Monk-Gillieson, ainsi que sur l'utilisation de la diffraction conique au plan image. Un système a été modélisé utilisant les équations géométriques. Il consiste en une optique collectrice, une matrice linéaire d'éléments optiques holographiques, un masque spatial courbe et un détecteur. Un miroir parabolique hors-axe collecte l'énergie. Les éléments holographiques ont été enregistrés en subdivisant l'hologramme en région, chacune exposée avec un faisceau objet à angle variable. Le faisceau de référence est commun aux régions. L'angle incident détermine le champ de vue instantané de l'élément. Le réseau holographique diffracte le faisceau sur le plan image et permet de filtrer le spectre. Pour valider cette approche, trois prototypes ont été fabriqués. Les résultats obtenus montrent que la détection de l'allumage de moteurs de ro quettes est possible dans le visible. Le premier prototype avait un champ de vue de 5° en azimut et utilisait un seul élément optique holographique. Le deuxième avait un champ de vue de 10° et fonctionnait par diffraction conique. Le dernier prototype possède un champ de vue horizontal maximal de 34° et de 10° en élévation et tire profit d'une matrice de six éléments optiques holographiques. / Detection of threats is a current issue for the protection of vehicles. Traditionally, the detection of rockets occurs in ultraviolet band, but recent studies have shown the existence of significant emission peaks in the visible and near infrared upon rocket ignition. The use of the visible region is interesting in order to reduce the weight and cost of Systems. Current methods to detect those specific peaks involve use of interferential filters. However, they fail to combine a wide field-of-view with a fine wavelength selectivity. The main subject of this thesis is to develop a system with a wide field-of-view and a fine wavelength selectivity for the detection of solid propellant rocket motor launch flash in the visible and near infrared regions. The proposed method is based on the integration of a linear array of volume holographic elements, acting as a diffractive grating in a Monk-Gillieson type monochromator, combined with the use of the conical diffraction at the image plane. On the basis of geometric theory, a system has been modelled. It consists of a collector, a linear array of holographic elements, a curved slit and a sensor. The collector is an off-axis parabolic mirror. Holographic elements are recorded subdividing a hologram film in regions, each individually exposed with a variable incidence angle. Ail regions have a common reference diffraction angle. The incident angle determines the instantaneous field of view of the elements. The volume hologram performs the function of separating and focusing the diffracted beam on an image plane to achieve wavelength filtering. To validate this method, three prototypes were fabricated. The results obtained showed that the detection of the rocket ignition is possible in the visible region. The first prototype had a field-of-view of 5° and used only one holographic element. The second had a 10° field-of-view and used conical diffraction. Finally, the third prototype had a 34° horizontally x 10° vertically field of view and was using a six-element holographic array.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/19445 |
| Date | 12 April 2018 |
| Creators | Breton, Mélanie |
| Contributors | Roy, René |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | xx, 153 f., application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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