FR3039331A1 - REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE - Google Patents

REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE Download PDF

Info

Publication number
FR3039331A1
FR3039331A1 FR1556962A FR1556962A FR3039331A1 FR 3039331 A1 FR3039331 A1 FR 3039331A1 FR 1556962 A FR1556962 A FR 1556962A FR 1556962 A FR1556962 A FR 1556962A FR 3039331 A1 FR3039331 A1 FR 3039331A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
line
lines
type
frequency spacing
initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1556962A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3039331B1 (en
Inventor
Philippe Hebert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Original Assignee
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National dEtudes Spatiales CNES filed Critical Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority to FR1556962A priority Critical patent/FR3039331B1/en
Publication of FR3039331A1 publication Critical patent/FR3039331A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3039331B1 publication Critical patent/FR3039331B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4818Constructional features, e.g. arrangements of optical elements using optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88Lidar systems specially adapted for specific applications
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4802Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details of non-pulse systems
    • G01S7/4911Transmitters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Ce procédé (100) de spectroscopie à distance de type LIDAR d'une matière comporte les étapes suivantes : - générer (115) à partir d'un signal laser des raies d'un premier et d'un deuxième types ; - jusqu'à ce qu'un compteur de peignes émis atteigne un facteur, sélectionner (124) des raies du premier et du deuxième types, former (126) avec des raies un premier peigne et un deuxième peigne à émettre à partir des raies sélectionnées, détecter (140) une raie coïncidente, identifier (142) une première raie initiale suivante et une deuxième raie initiale suivante, émettre (134) chaque peigne formé et incrémenter d'une unité le compteur de peignes émis ; - recevoir (160) des signaux de réponse pour construire un interférogramme de la matière ciblée.This method (100) of LIDAR type remote spectroscopy of a material comprises the following steps: - generating (115) from a laser signal lines of a first and a second type; - until an emitted comb counter reaches a factor, selecting (124) lines of the first and second types, forming (126) with lines a first comb and a second comb to be emitted from the selected lines detecting (140) a coincident line, identifying (142) a first initial line following and a second second line following, emitting (134) each formed comb and incrementing the transmitted comb counter by one; receiving (160) response signals to construct an interferogram of the targeted material.

Description

Procédé de spectroscopie à distance, produit programme d'ordinateur et dispositif de spectroscopie associésRemote spectroscopy method, computer program product and associated spectroscopy device

La présente invention concerne un procédé de spectroscopie à distance de type LIDAR d’une matière présentant par exemple une cible atmosphérique.The present invention relates to a method of LIDAR type remote spectroscopy of a material having for example an atmospheric target.

La présente invention concerne également un dispositif de spectroscopie mettant en œuvre ce procédé.The present invention also relates to a spectroscopy device implementing this method.

Un tel dispositif de spectroscopie ou plus généralement un outil de télédétection ou de mesure optique, est connu dans l’état de la technique sous le terme « LIDAR » qui vient de l’expression anglaise « light détection and ranging » signifiant « détection et mesure par lumière ».Such a spectroscopy device or more generally a remote sensing or optical measurement tool, is known in the prior art under the term "LIDAR" which comes from the English expression "light detection and ranging" meaning "detection and measurement by light ".

Le LIDAR est utilisé dans nombreux domaines parmi lesquels on peut citer l’archéologie, la géographie, la géologie, l’altimétrie ou encore d’autres domaines relatifs aux sciences de la Terre.LIDAR is used in many fields, including archeology, geography, geology, altimetry and other areas related to earth sciences.

Un domaine particulier d’application du LIDAR est la spectroscopie à distance permettant d’étudier une matière ciblée située à distance du LIDAR. Une telle matière est par exemple un gaz localisé dans un endroit déterminé de l’atmosphère terrestre et ciblé à partir d’un LIDAR embarqué dans un satellite, un aéronef, ou à poste sur un site industriel.A particular area of application of LIDAR is remote spectroscopy to study a targeted material located at a distance from LIDAR. Such a material is for example a gas located in a specific location of the Earth's atmosphere and targeted from a LIDAR embedded in a satellite, an aircraft, or station on an industrial site.

Plus particulièrement, cette application radiométrique du LIDAR consiste à émettre une onde lumineuse d’une fréquence déterminée avec une onde de référence vers le gaz ciblé. Puis, en connaissant le coefficient d’absorption du gaz de l’onde de cette fréquence, il est possible de déterminer par exemple la concentration du gaz en comparant une onde traversant le gaz, réfléchie et reçue par le LIDAR, avec une onde de référence qui n’est pas absorbée à cause par exemple de sa fréquence différente.More particularly, this radiometric application of the LIDAR consists in emitting a light wave of a determined frequency with a reference wave towards the targeted gas. Then, by knowing the absorption coefficient of the gas of the wave of this frequency, it is possible to determine for example the concentration of the gas by comparing a wave crossing the gas, reflected and received by the LIDAR, with a reference wave. which is not absorbed because, for example, of its different frequency.

Pour un gaz complexe présentant un mélange de plusieurs gaz élémentaires ou un gradient de concentration, il est connu une application du LIDAR permettant d’envoyer plusieurs ondes lumineuses de fréquences différentes pour cibler les différents gaz élémentaires ou un profil de concentration de ce gaz complexe. Cette technique permet en particulier de déterminer les proportions volumiques des gaz élémentaires dans un tel gaz complexe.For a complex gas having a mixture of several elemental gases or a concentration gradient, it is known an application of LIDAR for sending several light waves of different frequencies to target the different elemental gases or a concentration profile of this complex gas. This technique makes it possible in particular to determine the volume proportions of the elementary gases in such a complex gas.

Ainsi, pour cette application, le LIDAR doit permettre d’émettre plusieurs des signaux lumineux de fréquences différentes.Thus, for this application, the LIDAR must make it possible to emit several of the light signals of different frequencies.

Une solution, mentionnée notamment dans le document WO 2013/165945, consiste à émettre un peigne de raies générées avec un modulateur à partir d’une source laser principale. Une autre source laser est utilisée en interne au système d’émission pour générer un signal de référence qui est destiné à être mélangé à un signal de mesure correspondant au peigne réfléchi par la matière.One solution, mentioned in particular in document WO 2013/165945, consists in emitting a comb of lines generated with a modulator from a main laser source. Another laser source is used internally to the transmission system to generate a reference signal which is to be mixed with a measurement signal corresponding to the comb reflected by the material.

Les raies du peigne sont espacées uniformément d’une valeur d’espacement temporel prédéterminée permettant d’assurer la finesse d’échantillonnage souhaitée.The comb lines are spaced uniformly by a predetermined time spacing value to ensure the desired sampling fineness.

Chaque raie du peigne est envoyée consécutivement vers la matière ciblée sous la forme d’un signal d’émission qui est réfléchi par la suite par cette matière et reçu par le LIDAR. Par mélange avec le signal de référence le signal reçu permet d’obtenir un interférogramme de la matière ciblée. Sa transformée de Fourier fournit le spectre de la matière ciblée.Each line of the comb is sent consecutively to the targeted material in the form of an emission signal which is subsequently reflected by this material and received by the LIDAR. By mixing with the reference signal, the received signal makes it possible to obtain an interferogram of the targeted material. Its Fourier transform provides the spectrum of the targeted material.

Toutefois, cette solution n’est pas complètement satisfaisante.However, this solution is not completely satisfactory.

En particulier, lorsque plusieurs raies sont émises successivement, leurs signaux de réponse peuvent être confondus avec d’autres signaux réfléchis par des matières autres que la matière ciblée. Ces signaux réfléchis par des matières autres que la matière ciblée sont appelés également des « échos » et présentent ainsi une pollution considérable des signaux recherchés. En effet, un signal de réponse correspondant à un signal émis suivant le signal ayant engendré les échos, peut interférer avec ces échos ce qui mélangera les informations des matières ciblées aux autres.In particular, when several lines are emitted successively, their response signals can be confused with other signals reflected by materials other than the targeted material. These signals reflected by materials other than the targeted material are also called "echoes" and thus present a considerable pollution of the desired signals. Indeed, a response signal corresponding to a signal transmitted according to the signal that generated the echoes can interfere with these echoes which will mix the information of the targeted materials to others.

Le problème est illustré en détail sur la figure 1 représentant schématiquement une spectroscopie de couches hautes de l’atmosphère terrestre depuis un satellite.The problem is illustrated in detail in Figure 1 schematically representing a spectroscopy of upper layers of the Earth's atmosphere from a satellite.

Selon cette figure, deux raies ^ et R2 espacées temporellement d’une valeur 1/fr sont envoyées vers une matière ciblée M dans une couche haute de l’atmosphère située à l’altitude AXa égale par exemple à 15 km. Les signaux de réponse correspondant aux signaux réfléchis par la matière ciblée M sont désignés respectivement par les références Si et S2. Les échos correspondant aux signaux S-l et S2 sont désignés respectivement par les références Et et E2.According to this figure, two lines ^ and R2 spaced temporally by a value 1 / en are sent to a target material M in a top layer of the atmosphere at altitude AXa equal for example to 15 km. The response signals corresponding to the signals reflected by the targeted material M are designated respectively by the references Si and S2. The echoes corresponding to the signals S-1 and S2 are designated respectively by the references Et and E2.

Comme l’illustre la figure 1, lorsque par exemple la valeur fr est sensiblement égale à 100 MHz, l’écho Er correspondant au signal réfléchi par la surface terrestre est rattrapé par le signal S2 de sorte que ces signaux se superposent à la réception. Cette superposition ne permet pas d’étudier le signal pur et « pollue » ainsi l’échantillon correspondant.As illustrated in FIG. 1, when for example the value fr is substantially equal to 100 MHz, the echo Er corresponding to the signal reflected by the earth's surface is caught by the signal S2 so that these signals are superimposed on the reception. This superposition does not make it possible to study the pure signal and "pollutes" thus the corresponding sample.

On conçoit ainsi que le problème devient plus important lorsque le besoin de la finesse d’échantillonnage temporel augmente pour permettre une couverture spectrale conséquente. En effet, dans ce cas, il est nécessaire d’augmenter la fréquence d’émission des raies ce qui conduit à des superpositions des signaux correspondant à plusieurs raies différentes lors de leur réception.It is thus conceived that the problem becomes more important when the need for the temporal sampling finesse increases to allow a consistent spectral coverage. Indeed, in this case, it is necessary to increase the transmission frequency of the lines which leads to overlapping signals corresponding to several different lines when received.

Un but de la présente invention est de proposer un procédé de spectroscopie remédiant à ce problème. À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de spectroscopie à distance de type LIDAR d’une matière mis en œuvre par un dispositif de spectroscopie apte à générer un signal laser, à traiter le signal laser pour former un signal d’émission, à émettre le signal d’émission vers une matière ciblée par la spectroscopie, à recevoir un signal de réponse correspondant au signal d’émission réfléchi par la matière ciblée et à traiter le signal de réponse.An object of the present invention is to provide a method of spectroscopy remedying this problem. To this end, the subject of the invention is a method of LIDAR-type remote spectroscopy of a material implemented by a spectroscopy device capable of generating a laser signal, of processing the laser signal to form an emission signal. transmitting the transmission signal to a spectroscopically targeted material, receiving a response signal corresponding to the transmission signal reflected by the targeted material, and processing the response signal.

Le procédé comporte les étapes suivantes : - générer à partir d’un signal laser des raies d’un premier type espacées régulièrement d’une première valeur d’espacement fréquentiel et des raies d’un deuxième type espacées régulièrement d’une deuxième valeur d’espacement fréquentiel de la première valeur d’espacement fréquentiel ; - jusqu’à ce qu’un compteur de peignes émis atteigne un facteur de densification, effectuer la boucle de densification comportant les sous-étapes suivantes: + sélectionner des raies du premier type et du deuxième type selon un critère de sélection prédéterminé ; + former avec des raies du premier type sélectionnées, un premier peigne à émettre à partir d’une première raie initiale courante ; + former avec des raies du deuxième type sélectionnées, un deuxième peigne à émettre à partir d’une deuxième raie initiale courante ; + détecter une raie coïncidente, la raie coïncidente correspondant à une raie du premier type émise simultanément avec une raie du deuxième type ; + identifier une première raie initiale suivante et une deuxième raie initiale suivante, en fonction de la raie coïncidente, et associer la première raie initiale courante à la première raie initiale suivante, et la deuxième raie initiale courante à la première raie initiale suivante ; + émettre chaque peigne formé et incrémenter d’une unité le compteur de peignes émis ; - recevoir des signaux de réponse correspondant à l’ensemble des raies émises et traiter ces signaux de réponse pour construire un interférogramme de la matière ciblée.The method comprises the following steps: - generating from a laser signal lines of a first type regularly spaced a first frequency spacing value and lines of a second type regularly spaced a second value d frequency spacing of the first frequency spacing value; until an emitted comb counter reaches a densification factor, performing the densification loop comprising the following sub-steps: + selecting lines of the first type and the second type according to a predetermined selection criterion; + form with selected lines of the first type, a first comb to be issued from a first initial current line; + form with the lines of the second type selected, a second comb to be issued from a second current initial line; + detecting a coincident line, the coincident line corresponding to a line of the first type emitted simultaneously with a line of the second type; + identifying a first following first line and a second subsequent initial line, as a function of the coincident line, and associating the first current initial line with the next first initial line, and the second initial current line with the next first initial line; + emit each comb formed and increment by one unit the comb counter issued; receiving response signals corresponding to all the lines emitted and processing these response signals to construct an interferogram of the targeted material.

Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de spectroscopie à distance comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les raies du premier peigne sont espacés d’une troisième valeur d’espacement fréquentiel dont la valeur inverse est sensiblement égale à un intervalle de temps de réception des échos des signaux réfléchis correspondant à un même signal d’émission ; - chaque première raie initiale est décalée temporellement de la raie coïncidente correspondante d’une première valeur de décalage temporel, la première valeur de décalage temporel étant directement proportionnelle au compteur de peignes émis et inversement proportionnelle à une valeur d’espacement fréquentiel d’échantillonnage ; et - la valeur d’espacement fréquentiel d’échantillonnage est directement proportionnelle au facteur de densification et à la troisième valeur d’espacement fréquentiel ; - chaque deuxième raie initiale est décalée temporellement de la première raie initiale correspondante d’une deuxième valeur de décalage temporel, la deuxième valeur de décalage temporel étant directement proportionnelle au compteur de peignes émis et inversement proportionnelle à la différence de la deuxième valeur d’espacement fréquentiel et de la première valeur d’espacement fréquentiel ; - la construction de l’interférogramme de la matière ciblée comprend un traitement des signaux de réponse correspondant aux raies émises, selon un ordre défini respectivement par le décalage temporel de chaque raie par rapport à la raie coïncidente correspondante ; - la première valeur d’espacement fréquentiel est égale sensiblement à 100 MHz ; - le critère de sélection comprend une sélection uniforme à partir de la première ou de la deuxième raie initiale de chaque n-ième raie respectivement du premier ou du deuxième type dans l’ensemble des raies générées, le paramètre n étant un nombre entier naturel ; - le critère de sélection comprend une sélection non-uniforme des raies à partir de la première ou de la deuxième raie initiale consistant en une sélection uniforme de chaque n-ième raie du premier type ou du deuxième type émise à partir respectivement de la première raie initiale et de la deuxième raie initiale, pendant un intervalle d’observation, le paramètre n étant un nombre entier naturel ; et - une sélection uniforme de chaque raie du premier type ou du deuxième type émise en dehors de l’intervalle d’observation ; - l’ensemble des raies du premier type ou du deuxième type sélectionnées selon le critère de sélection pendant un intervalle d’observation forme respectivement le premier peigne à émettre ou le deuxième peigne à émettre ; - l’intervalle d’observation est directement proportionnel à la première valeur d’espacement fréquentiel et inversement proportionnel à la différence de la deuxième valeur d’espacement fréquentiel et de la première valeur d’espacement fréquentiel ; - le paramètre n est directement proportionnel à la première valeur d’espacement fréquentiel et inversement proportionnel à la troisième valeur d’espacement fréquentiel ; - lors de l’étape de détection, la coïncidence des raies du premier type et du deuxième type est provoquée par un module de pilotage ; et - lors de l’étape de génération des raies, les raies des types différents sont générées par des unités de génération d’impulsions distinctes et sont transmises par des voies optiques distinctes. L’invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mis en œuvre par un équipement informatique, met en œuvre le procédé tel que décrit. L’invention a également pour objet un dispositif de spectroscopie à distance de type LIDAR d’une matière, le dispositif comportant un module de génération d’un signal laser, un module de prétraitement du signal laser apte à former un signal d’émission, un module d’émission du signal d’émission vers une matière ciblée par la spectroscopie, un module de réception d’un signal de réponse correspondant au signal d’émission réfléchi par la matière ciblée et un module de post-traitement du signal de réponse.According to other advantageous aspects of the invention, the remote spectroscopy method comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination: the lines of the first comb are spaced apart by a third a frequency spacing value whose inverse value is substantially equal to a time interval of reception of the echoes of the reflected signals corresponding to the same transmission signal; each initial first line is temporally offset from the corresponding coincident line by a first time offset value, the first time offset value being directly proportional to the transmitted comb counter and inversely proportional to a sampling frequency spacing value; and the sampling frequency spacing value is directly proportional to the densification factor and the third frequency spacing value; each second initial line is temporally offset from the first corresponding initial line of a second time offset value, the second time offset value being directly proportional to the transmitted comb counter and inversely proportional to the difference of the second spacing value. frequency and the first frequency spacing value; the construction of the interferogram of the targeted material comprises a processing of the response signals corresponding to the lines emitted, according to an order defined respectively by the time offset of each line with respect to the corresponding coincident line; the first frequency spacing value is substantially equal to 100 MHz; the selection criterion comprises a uniform selection from the first or second initial line of each nth line respectively of the first or second type in the set of generated lines, the parameter n being a natural integer; the selection criterion comprises a non-uniform selection of the lines from the first or the second initial line consisting of a uniform selection of each n-th line of the first type or the second type emitted respectively from the first line; initial and second line, during an observation interval, the parameter n being a natural number; and a uniform selection of each line of the first type or of the second type emitted outside the observation interval; the set of lines of the first type or of the second type selected according to the selection criterion during an observation interval respectively forms the first comb to be emitted or the second comb to be emitted; the observation interval is directly proportional to the first frequency spacing value and inversely proportional to the difference between the second frequency spacing value and the first frequency spacing value; the parameter n is directly proportional to the first frequency spacing value and inversely proportional to the third frequency spacing value; during the detection step, the coincidence of the lines of the first type and the second type is caused by a control module; and - during the line generation step, the lines of different types are generated by separate pulse generating units and are transmitted by separate optical paths. The invention also relates to a computer program product comprising software instructions which, when implemented by a computer equipment, implements the method as described. The subject of the invention is also a LIDAR-type remote spectroscopy device of a material, the device comprising a laser signal generation module, a laser signal pre-processing module capable of forming an emission signal, a module for transmitting the emission signal to a material targeted by the spectroscopy, a module for receiving a response signal corresponding to the emission signal reflected by the targeted material, and a module for post-processing the response signal. .

Le dispositif est apte à : - générer à partir d’un signal laser des raies d’un premier type espacées régulièrement d’une première valeur d’espacement fréquentiel et des raies d’un deuxième type espacées régulièrement d’une deuxième valeur d’espacement fréquentiel différente de la première valeur d’espacement fréquentiel ; - jusqu’à ce qu’un compteur de peignes émis atteigne un facteur de densification, effectuer la boucle de densification permettant de : + sélectionner des raies du premier type et du deuxième type selon un critère de sélection prédéterminé ; + former avec des raies du premier type sélectionnées, un premier peigne à émettre à partir d’une première raie initiale courante ; + former avec des raies du deuxième type sélectionnées, un deuxième peigne à émettre à partir d’une deuxième raie initiale courante ; + détecter une raie coïncidente, la raie coïncidente correspondant à une raie du premier type émise simultanément avec une raie du deuxième type ; + identifier une première raie initiale suivante et une deuxième raie initiale suivante, en fonction de la raie coïncidente, et associer la première raie initiale courante à la première raie initiale suivante, et la deuxième raie initiale courante à la première raie initiale suivante ; + émettre chaque peigne formé et incrémenter d’une unité le compteur de peignes émis ; - recevoir des signaux de réponse correspondant à l’ensemble des raies émises et traiter ces signaux de réponse pour construire un interférogramme de la matière ciblée.The device is able to: - generate from a laser signal lines of a first type regularly spaced a first frequency spacing value and lines of a second type regularly spaced a second value of frequency spacing different from the first frequency spacing value; until an emitted comb counter reaches a densification factor, perform the densification loop making it possible to: select lines of the first type and the second type according to a predetermined selection criterion; + form with selected lines of the first type, a first comb to be issued from a first initial current line; + form with the lines of the second type selected, a second comb to be issued from a second current initial line; + detecting a coincident line, the coincident line corresponding to a line of the first type emitted simultaneously with a line of the second type; + identifying a first following first line and a second subsequent initial line, as a function of the coincident line, and associating the first current initial line with the next first initial line, and the second initial current line with the next first initial line; + emit each comb formed and increment by one unit the comb counter issued; receiving response signals corresponding to all the lines emitted and processing these response signals to construct an interferogram of the targeted material.

Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique illustrant un problème de la spectroscopie de l’art antérieur ; - la figure 2 est une vue schématique d’un dispositif de spectroscopie selon l’invention ; - la figure 3 est une vue détaillée du dispositif de la figure 2 ; - la figure 4 est un organigramme d’un procédé de spectroscopie selon l’invention ; et - la figure 5 est une vue schématique illustrant certaines étapes de l’organigramme de la figure 4.These features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example, and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view illustrating a problem of spectroscopy of the prior art; FIG. 2 is a schematic view of a spectroscopy device according to the invention; FIG. 3 is a detailed view of the device of FIG. 2; FIG. 4 is a flowchart of a spectroscopy method according to the invention; and FIG. 5 is a schematic view illustrating certain steps of the flowchart of FIG. 4.

Dans la suite de la description, l’expression « sensiblement égal à » s'entend comme une relation d'égalité à plus ou moins 10 %.In the remainder of the description, the expression "substantially equal to" is understood as a relationship of equality at plus or minus 10%.

Le dispositif de spectroscopie 10 de la figure 2 est par exemple embarqué dans un satellite 12 situé sur une orbite terrestre et effectuant des observations de la Terre, ou d’une autre planète, et notamment d’une couche d’atmosphère d’épaisseur AXa égale par exemple à 15 km.The spectroscopy device 10 of FIG. 2 is, for example, embedded in a satellite 12 situated in a terrestrial orbit and making observations of the Earth, or of another planet, and in particular of a layer of atmosphere of thickness AXa for example equal to 15 km.

Le dispositif de spectroscopie 10 permet d’étudier une matière ciblée dans cette couche d’atmosphère. La matière ciblée est par exemple un gaz composé de plusieurs gaz élémentaires comme par exemple C02, H20 ou CH4.The spectroscopy device 10 makes it possible to study a targeted material in this atmosphere layer. The targeted material is for example a gas composed of several elemental gases, for example CO 2, H 2 O or CH 4.

Chaque gaz élémentaire est apte à absorber une onde lumineuse d’une fréquence déterminée avec un coefficient d’absorption connu a priori.Each elemental gas is able to absorb a light wave of a determined frequency with a known absorption coefficient a priori.

Ainsi, le dispositif de spectroscopie 10 permet par exemple de déterminer les masses volumiques des gaz élémentaires contenus dans le gaz ciblé en émettant un signal lumineux vers le gaz ciblé et en analysant un signal réfléchi par ce gaz, ou absorbé par lui et réfléchi par une surface en fond.Thus, the spectroscopy device 10 makes it possible, for example, to determine the densities of the elementary gases contained in the targeted gas by emitting a light signal towards the targeted gas and by analyzing a signal reflected by this gas, or absorbed by it and reflected by a surface in the background.

Selon une variante de réalisation, le dispositif de spectroscopie 10 est embarqué dans un autre véhicule spatial ou terrestre, ou encore un aéronef.According to an alternative embodiment, the spectroscopy device 10 is embedded in another space or ground vehicle, or an aircraft.

Selon encore une autre variante de réalisation, le dispositif de spectroscopie 10 est disposé de manière fixe par exemple sur la surface terrestre.According to yet another variant embodiment, the spectroscopy device 10 is fixedly arranged for example on the earth's surface.

Dans au moins certaines des variantes de réalisation précitées, le dispositif de spectroscopie 10 permet d’étudier en outre une matière ciblée disposée dans tout milieu autre que l’atmosphère comme par exemple le milieu sous-marin ou sous-terrain. L’architecture du dispositif de spectroscopie 10 est illustrée plus en détail sur la figure 3.In at least some of the aforementioned embodiments, the spectroscopy device 10 makes it possible to further study a targeted material disposed in any medium other than the atmosphere, for example the underwater or underground environment. The architecture of the spectroscopy device 10 is illustrated in more detail in FIG.

Selon l’exemple de réalisation illustré sur cette figure, le dispositif de spectroscopie 10 comporte un module 20 de génération d’un signal laser, un module 22 de prétraitement du signal laser apte à former un signal d’émission, un module 24 d’émission du signal d’émission vers une matière ciblée par la spectroscopie, un module 25 de réception d’un signal de réponse correspondant au signal d’émission réfléchi par la matière ciblée, un module 26 de post-traitement du signal de réponse et un module 28 de pilotage des modules précités.According to the exemplary embodiment illustrated in this figure, the spectroscopy device 10 comprises a module 20 for generating a laser signal, a module 22 for pretreatment of the laser signal capable of forming a transmission signal, a module 24 for transmitting the emission signal to a targeted material by the spectroscopy, a module 25 for receiving a response signal corresponding to the emission signal reflected by the targeted material, a module 26 for post-processing the response signal and a module 28 for driving the aforementioned modules.

Le module de génération 20 d’un signal laser est une source laser apte à émettre une raie laser à une fréquence génératrice FG qui est sensiblement égale par exemple à 200 THz.The module 20 for generating a laser signal is a laser source capable of emitting a laser line at a generating frequency FG which is substantially equal to, for example, 200 THz.

Selon l’exemple de réalisation de la figure 3, le module de génération 20 comporte un séparateur lumineux comportant deux sorties 31, 32. Ce séparateur est apte à diviser le signal laser généré en deux signaux identiques pour chacune des sorties 31,32.According to the embodiment of FIG. 3, the generation module 20 comprises a light separator comprising two outputs 31, 32. This separator is able to divide the laser signal generated into two identical signals for each of the outputs 31, 32.

Selon le même exemple de réalisation, le module de prétraitement 22 du signal laser est apte à générer à partir des deux signaux issus du module de génération 20, deux signaux d’émission destinés au module d’émission 24 et au moins trois signaux de référence destinés au module de post-traitement 26.According to the same exemplary embodiment, the pretreatment module 22 of the laser signal is able to generate from the two signals from the generation module 20, two transmission signals intended for the transmission module 24 and at least three reference signals. for the post-processing module 26.

Pour ce faire, le module de prétraitement 22 comporte une première voie optique V-i, une deuxième voie optique V2, une unité de détection 33 de raies coïncidentes, une unité optique 34 de référence et un mélangeur lumineux 36. Ces composants seront décrits plus en détail par la suite. D’autres variantes de réalisation du module de génération 20 et du module de prétraitement 22 sont également possibles.To do this, the pretreatment module 22 comprises a first optical channel Vi, a second optical channel V2, a detection unit 33 coincident lines, a reference optical unit 34 and a light mixer 36. These components will be described in more detail thereafter. Other variants of the generation module 20 and the preprocessing module 22 are also possible.

Le module d’émission 24 est un télescope d’émission connu en soi et apte à recevoir les signaux d’émission issus du module de prétraitement 22 et à les émettre vers la matière ciblée.The transmission module 24 is a transmission telescope known per se and adapted to receive the transmission signals from the preprocessing module 22 and to transmit them to the targeted material.

Le module de réception 25 est un télescope de réception également connu en soi et apte à recevoir un signal de réponse correspondant à chaque signal d’émission émis par le module d’émission 24 et réfléchi par la matière ciblée ou une autre matière.The receiving module 25 is a reception telescope also known per se and adapted to receive a response signal corresponding to each transmission signal emitted by the transmission module 24 and reflected by the targeted material or other material.

Selon une variante de réalisation, les télescopes des modules d’émission 24 et de réception 25 se présentent sous la forme d’un composant unique.According to an alternative embodiment, the telescopes of the transmission and reception modules 24 are in the form of a single component.

Le module de post-traitement 26 est apte à recevoir les signaux de référence générés par le module de prétraitement 22 et les signaux de réponse reçus par le module de réception 25.The post-processing module 26 is able to receive the reference signals generated by the preprocessing module 22 and the response signals received by the reception module 25.

Le module de post-traitement 26 comporte une unité 40 de conversion apte à convertir les signaux reçus en des signaux numériques et une unité 42 de calcul apte à analyser les signaux numériques.The post-processing module 26 comprises a conversion unit 40 able to convert the received signals into digital signals and a computing unit 42 able to analyze the digital signals.

Le module de pilotage 28 permet de piloter le fonctionnement de l’ensemble des modules du dispositif de spectroscopie 10. En particulier, le module de pilotage 28 est apte à commander l’émission d’un signal laser par le module de génération 20 et le prétraitement de ce signal par le module de prétraitement 22.The control module 28 makes it possible to control the operation of all the modules of the spectroscopy device 10. In particular, the control module 28 is able to control the emission of a laser signal by the generation module 20 and the preprocessing of this signal by the preprocessing module 22.

Dans l’exemple de réalisation de la figure 1, le module de pilotage 28 est raccordé à un calculateur central (non représenté) du satellite 12 et apte à être commandé à partir de ce calculateur. L’unité de calcul 42 est par exemple un ordinateur apte à construire un interférogramme de la matière ciblée comme ceci sera expliqué par la suite.In the embodiment of Figure 1, the control module 28 is connected to a central computer (not shown) of the satellite 12 and adapted to be controlled from this computer. The computing unit 42 is for example a computer capable of constructing an interferogram of the targeted material as will be explained later.

La première voie optique \Λ comporte une unité 50 de génération d’impulsions, une unité 52 de sélection de raies, un séparateur 53 et une unité d’amplification 54. L’unité de génération d’impulsions 50 est apte à recevoir la raie laser émise par le module de génération 20 et à générer de manière périodique, à partir de cette raie, une pluralité de raies latérales autour de la fréquence génératrice FG. Ces raies seront désignées par la suite par le terme « raies d’un premier type ».The first optical channel comprises a pulse generation unit 50, a line selection unit 52, a separator 53 and an amplification unit 54. The pulse generation unit 50 is capable of receiving the line laser emitted by the generation module 20 and to generate periodically, from this line, a plurality of side lines around the generating frequency FG. These lines will be designated later by the term "rays of a first type".

Dans une variante de réalisation, le module de génération 20 et l’unité de génération d’impulsions 50 sont confondus. Dans ce cas, la génération de la raie laser à une fréquence génératrice FG et de la pluralité de raies latérales sont provoquées par un unique procédé optique.In an alternative embodiment, the generation module 20 and the pulse generation unit 50 are merged. In this case, the generation of the laser line at a generator frequency FG and the plurality of side lines are caused by a single optical method.

Les raies du premier type générées par l’unité 50 de la première voie optique V, sont espacées de manière uniforme d’une première valeur d’espacement fréquentiel fr.The lines of the first type generated by the unit 50 of the first optical channel V, are uniformly spaced from a first frequency spacing value fr.

Ainsi, dans l’échelle temporelle, ces raies sont espacées d’une première valeur d’espacement temporel sensiblement égale à l//r.Thus, in the time scale, these lines are spaced apart by a first time spacing value substantially equal to 1/1 / r.

La première valeur d’espacement fréquentiel fr est sensiblement égale à 100 MHz. Cette valeur correspond avantageusement à une valeur d’espacement fréquentiel conventionnelle qui peut être produite par des unités de génération conventionnelles.The first frequency spacing value fr is substantially equal to 100 MHz. This value advantageously corresponds to a conventional frequency spacing value that can be produced by conventional generation units.

La première valeur d’espacement fréquentiel fr est inférieure à une deuxième valeur d’espacement fréquentiel fr + Afr dont la signification sera expliquée par la suite. L’unité de sélection 52 est apte à sélectionner parmi l’ensemble des raies du premier type générées, des raies satisfaisant à un critère de sélection explicité par la suite. L’unité de sélection 52 est apte en outre à identifier une première raie initiale et à former à partir de cette première raie initiale et des raies sélectionnées, un premier peigne de raies PuThe first frequency spacing value fr is less than a second frequency spacing value fr + Afr whose meaning will be explained later. The selection unit 52 is able to select from the set of lines of the first type generated, lines satisfying a selection criterion explained later. The selection unit 52 is also able to identify a first initial line and to form, from this first initial line and selected lines, a first line comb Pu

Grâce à la sélection, les raies du premier peigne sont espacées uniformément d’une troisième valeur d’espacement fréquentiel f™ax qui est déterminée par exemple à partir de la relation suivante :By virtue of the selection, the lines of the first comb are spaced uniformly from a third frequency spacing value f ™ ax which is determined, for example, from the following relation:

où c désigne la vitesse de la lumière.where c is the speed of light.

La troisième valeur d’espacement fréquentiel f™ax est inférieure ou égale à la première valeur d’espacement fréquentiel fr, c’est-à-dire, fjnax < fr.The third frequency spacing value f ™ ax is less than or equal to the first frequency spacing value fr, i.e., fjnax <fr.

Dans l’exemple de réalisation de la figure 1, cette valeur est sensiblement égale à 2,5 kHz.In the embodiment of FIG. 1, this value is substantially equal to 2.5 kHz.

Ainsi, dans l’échelle temporelle, les raies du premier peigne P1 sont décalées temporellement d’une valeur sensiblement égale à l/fjnax.Thus, in the time scale, the lines of the first comb P1 are temporally offset by a value substantially equal to 1 / fjnax.

Finalement, l’unité de sélection 52 est apte à émettre un signal comprenant les raies du premier peigne P1 vers le séparateur lumineux 53.Finally, the selection unit 52 is able to emit a signal comprising the lines of the first comb P1 towards the light separator 53.

Le séparateur lumineux 53 est apte diviser le signal reçu en deux signaux avec une proportion de puissance prédéterminée, par exemple 50%:50%. L’un de ces signaux est émis vers l’unité optique de référence 34 et l’autre vers l’unité d’amplification 54. L’unité d’amplification 54 est un amplificateur fibré de type EDFA (de l’anglais « Erbium Doped Fiber Amplifier >>) ou de type YDFA (de l’anglais « Ytterbium Doped Fiber Amplifier >>), potentiellement à double gaine, connus en soi. L’unité d’amplification 54 permet d’amplifier le signal issu du séparateur 53 et d’émettre un signal ainsi amplifié vers le mélangeur 36.The light separator 53 is able to divide the received signal into two signals with a predetermined power proportion, for example 50%: 50%. One of these signals is transmitted to the optical reference unit 34 and the other to the amplification unit 54. The amplification unit 54 is an EDFA type fiber amplifier (of the English "Erbium Doped Fiber Amplifier >>) or YDFA (of the "Ytterbium Doped Fiber Amplifier >>) type, potentially double-jacketed, known per se. The amplification unit 54 amplifies the signal from the separator 53 and sends a signal amplified to the mixer 36.

La deuxième voie optique V2 est analogue à la première voie optique \Λ.The second optical channel V2 is analogous to the first optical channel \ Λ.

Ainsi, en référence à la figure 3, la deuxième voie optique V2 comporte une unité 60 de génération d’impulsions, une unité 62 de sélection de raies, un séparateur 63 et une unité d’amplification 64. L’unité de génération d’impulsions 60 est apte à recevoir la raie laser émise par le module de génération 20 et à générer de manière périodique, à partir de cette raie, une pluralité de raies latérales autour de la fréquence génératrice FG. Ces raies seront désignées par la suite par le terme « raies d’un deuxième type ».Thus, with reference to FIG. 3, the second optical channel V2 comprises a pulse generation unit 60, a line selection unit 62, a separator 63 and an amplification unit 64. The generation unit of FIG. pulses 60 is adapted to receive the laser line emitted by the generation module 20 and to generate periodically, from this line, a plurality of side lines around the generating frequency FG. These lines will be designated later by the term "rays of a second type".

Comme dans le cas précédent, selon une variante de réalisation, l’unité de génération d’impulsions 60 est intégrée dans le module de génération 20.As in the previous case, according to an alternative embodiment, the pulse generation unit 60 is integrated in the generation module 20.

Les raies du deuxième type générées par l’unité 60 de la deuxième voie optique V2 sont espacées de manière uniforme d’une deuxième valeur d’espacement fréquentiel fr + Afr. Ainsi, dans l’échelle temporelle, ces raies sont espacées d’une deuxième valeur d’espacement temporel sensiblement égale à 1 /(fr + Afr).The lines of the second type generated by the unit 60 of the second optical channel V2 are uniformly spaced from a second frequency spacing value fr + Afr. Thus, in the time scale, these lines are spaced apart by a second time spacing value substantially equal to 1 / (fr + Afr).

La différence Afr entre la deuxième valeur d’espacement fréquentiel fr + Afr et la première valeur d’espacement fréquentiel fr, sera dénotée par la suite par le terme « surplus fréquentiel ».The difference Afr between the second frequency spacing value fr + Afr and the first frequency spacing value fr, will be denoted thereafter by the term "frequency surplus".

Le surplus fréquentiel Afr est par exemple sensiblement égal à 3 Hz. L’unité de sélection 62 est apte à sélectionner parmi l’ensemble des raies du deuxième type générées, des raies satisfaisant au critère de sélection. L’unité de sélection 62 est apte en outre à identifier une deuxième raie initiale et à former à partir de cette deuxième raie initiale et des raies sélectionnées, un deuxième peigne de raies P2.The frequency surplus Afr is, for example, substantially equal to 3 Hz. The selection unit 62 is capable of selecting from among all the lines of the second type generated, lines satisfying the selection criterion. The selection unit 62 is also able to identify a second initial line and to form, from this second initial line and selected lines, a second line comb P2.

Grâce à la sélection, les raies du deuxième peigne P2 sont espacées uniformément d’une quatrième valeur d’espacement fréquentiel f™ax + Af™ax égale à la somme de la troisième valeur d’espacement fréquentiel fjnax et d’une valeur déterminée par l’expression suivante :By virtue of the selection, the lines of the second comb P2 are spaced uniformly by a fourth frequency spacing value f ™ ax + Af ™ ax equal to the sum of the third frequency spacing value fjnax and a value determined by the following expression:

Ainsi, dans l’échelle temporelle, les raies du deuxième peigne P2 sont décalées temporellement d’une valeur sensiblement égale à l/(j™ax + Af™ax).Thus, in the time scale, the lines of the second comb P2 are temporally offset by a value substantially equal to 1 / (j ™ ax + Af ™ ax).

Finalement, l’unité de sélection 62 est apte à émettre un signal comprenant les raies du premier peigne P2 vers le séparateur lumineux 63.Finally, the selection unit 62 is able to emit a signal comprising the lines of the first comb P2 to the light separator 63.

Le séparateur lumineux 63 et l’unité d’amplification 64 sont identiques respectivement au séparateur lumineux 53 et à l’unité d’amplification 54 décrits précédemment. L’unité de détection de raies coïncidentes 33 est reliée aux unités de sélection 52 et 62, et est apte à détecter une raies du premier type coïncidant avec une raie du deuxième type.The light separator 63 and the amplification unit 64 are respectively identical to the light separator 53 and to the amplification unit 54 described above. The coincident line detection unit 33 is connected to the selection units 52 and 62, and is capable of detecting a line of the first type coinciding with a line of the second type.

Plus particulièrement, une raie du premier type coïncide avec une raie du deuxième type lorsque ces raies sont émises simultanément par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 correspondantes. L’unité optique de référence 34, connue en soi, est apte à générer deux signaux de référence à partir des signaux reçus de chaque voie optique V!, V2. Ces signaux de référence sont destinés au module de post-traitement 26.More particularly, a line of the first type coincides with a line of the second type when these lines are emitted simultaneously by the corresponding pulse generation units 50 and 60. The reference optical unit 34, known per se, is able to generate two reference signals from the signals received from each optical channel V !, V2. These reference signals are intended for the post-processing module 26.

Le mélangeur 36 est apte à recevoir les signaux amplifiés issus de chacune des voies optiques V!, V2et à diviser chaque signal en deux signaux avec une proportion de puissance prédéterminée, par exemple 99%:1%. Le signal de puissance supérieure est le signal d’émission qui est émis vers le module d’émission 24. Le signal de puissance inférieure est le signal de référence qui est émis vers l’unité de post-traitement 26.The mixer 36 is able to receive the amplified signals coming from each of the optical channels V 1, V 2 and to divide each signal into two signals with a predetermined power proportion, for example 99%: 1%. The higher power signal is the transmission signal that is transmitted to the transmission module 24. The lower power signal is the reference signal that is transmitted to the post-processing unit 26.

Un procédé 100 de spectroscopie va désormais être expliqué en référence à la figure 4 illustrant un ordinogramme de ses étapes.A method 100 of spectroscopy will now be explained with reference to Figure 4 illustrating a flow chart of its steps.

Le procédé de spectroscopie 100 est mis en œuvre par le dispositif de spectroscopie 10. L’exécution des étapes de ce procédé 100 est pilotée par le module de pilotage 28.The spectroscopy method 100 is implemented by the spectroscopy device 10. The execution of the steps of this method 100 is controlled by the control module 28.

En référence à cette figure 4, le procédé 100 comporte une phase I de génération de raies, une phase II de prétraitement et d’émission des raies générées et une phase III de réception et de post-traitement des signaux de réponse.With reference to this FIG. 4, the method 100 comprises a line generation phase I, a phase II of preprocessing and emission of the generated lines and a phase III of reception and post-processing of the response signals.

Ces phases seront décrites de manière consécutive l’une après l’autre. Toutefois, il doit être compris que le dispositif de spectroscopie 10 est apte à mettre en œuvre ces phases en parallèle lorsque chaque phase a été exécutée au moins une fois. Ainsi, par exemple, lorsque la phase I a été exécutée au moins une fois, le dispositif de spectroscopie 10 est apte à lancer l’exécution de la phase II tout en continuant l’exécution de la phase I.These phases will be described consecutively one after the other. However, it should be understood that the spectroscopy device 10 is able to implement these phases in parallel when each phase has been executed at least once. Thus, for example, when phase I has been executed at least once, the spectroscopy device 10 is able to start the execution of phase II while continuing the execution of phase I.

Lors de l’étape initiale 110 de la phase I, le module de pilotage 28 commande la génération d’un signal laser par le module de génération 20.During the initial step 110 of phase I, the control module 28 controls the generation of a laser signal by the generation module 20.

Comme indiqué précédemment, le signal laser comprend une raie de fréquence génératrice FG qui est alors émise à travers les deux sorties 31, 32 du module de génération 20 vers chaque voie optique \Λ, V2 du module de prétraitement 22.As indicated above, the laser signal comprises a generator frequency line FG which is then transmitted through the two outputs 31, 32 of the generation module 20 to each optical channel V 1, V 2 of the preprocessing module 22.

Lors de l’étape 115 suivante, l’unité de pilotage 28 commande la génération de manière périodique des raies du premier type et du deuxième type respectivement par l’unité de génération d’impulsions 50 et par l’unité de génération d’impulsions 60.In the following step 115, the control unit 28 controls the periodic generation of the lines of the first type and the second type respectively by the pulse generation unit 50 and by the pulse generation unit. 60.

Les premières raies générées par les unités 50 et 60, sont émises simultanément et sont alors coïncidentes.The first lines generated by the units 50 and 60 are transmitted simultaneously and are then coincident.

Ensuite, les raies du premier type sont émises avec la première valeur d’espacement fréquentiel fr. Les raies du deuxième type sont émises avec la deuxième valeur d’espacement fréquentiel fr + Afr.Then, the lines of the first type are emitted with the first frequency spacing value fr. The lines of the second type are emitted with the second frequency spacing value fr + Afr.

Lorsque les unités de génération d’impulsions 50 et 60 sont intégrées au module de génération 20, les étapes 110 et 115 sont exécutées simultanément.When the pulse generating units 50 and 60 are integrated with the generation module 20, steps 110 and 115 are executed simultaneously.

Lors de l’étape initiale 120 de la phase II, le module de pilotage 28 identifie la matière ciblée. Ainsi, par exemple, lors de cette étape, la matière ciblée est identifiée en fonction de la position courante du satellite 12 et de la distance entre le satellite 12 et la matière ciblée. Dans l’exemple de réalisation de la figure 2, la matière ciblée est déterminée en fonction de la position du satellite 12 et de l’épaisseur AXa de la couche d’atmosphère étudiée.During the initial step 120 of phase II, the control module 28 identifies the targeted material. Thus, for example, during this step, the target material is identified according to the current position of the satellite 12 and the distance between the satellite 12 and the targeted material. In the embodiment of FIG. 2, the targeted material is determined as a function of the position of the satellite 12 and the thickness AXa of the atmosphere layer studied.

Lors de la même étape, le module de pilotage 28 initialise un compteur k de peignes émis à zéro.During the same step, the control module 28 initializes a counter k of combs emitted at zero.

Puis, une boucle de densification 121 est lancée. Les sous-étapes de cette boucle 121 sont décrites ci-dessous.Then, a densification loop 121 is started. The substeps of this loop 121 are described below.

Lors de la sous-étape 122, le module de pilotage 28 compare le compteur de peignes émis k avec un facteur de densification D déterminé par l’expression suivante :In the sub-step 122, the control module 28 compares the transmitted comb counter k with a densification factor D determined by the following expression:

où Δν est l’étendue spectrale recherchée pour la matière ciblée, déterminant la finesse d’échantillonnage de l’interférogramme à atteindre. L’étendue spectrale d’échantillonnage Δν est par exemple sensiblement égale à 1,3 THz.where Δν is the spectral range sought for the targeted material, determining the sampling fineness of the interferogram to be achieved. The spectral sampling range Δν is for example substantially equal to 1.3 THz.

Avec les valeurs numériques citées à titre d’exemple précédemment, le facteur de densification D est sensiblement égal à 32.With the numerical values cited by way of example above, the densification factor D is substantially equal to 32.

Ainsi, le facteur de densification D est directement proportionnel à l’étendue spectrale d’échantillonnage Δν et au surplus fréquentiel Afr, et inversement proportionnel à la première valeur d’espacement fréquentiel fr et à la troisième valeur d’espacement fréquentiel /rma*.Thus, the densification factor D is directly proportional to the sampling spectral range Δν and the frequency surplus Afr, and inversely proportional to the first frequency spacing value fr and the third frequency spacing value / rma *.

Lorsque le compteur de peignes émis k est inférieur ou égal au facteur de densification D, le module de pilotage passe à la sous-étape 124, sinon, le module de pilotage 28 passe à la phase III.When the transmitted comb counter k is less than or equal to the densification factor D, the control module proceeds to the substep 124, otherwise, the control module 28 proceeds to the phase III.

Lors de la sous-étape 124, les unités de sélection 52 et 62 sélectionnent respectivement les raies du premier type et les raies du deuxième type à partir respectivement de la première raie initiale et de la deuxième raie initiale, selon le critère de sélection décrit ci-dessous.In the sub-step 124, the selection units 52 and 62 respectively select the lines of the first type and the lines of the second type from respectively the first and second initial lines, according to the selection criterion described herein. -Dessous.

Initialement, la première raie initiale et de la deuxième raie initiale correspondent à aux premières raies émises par les unités de génération d’impulsions 50 et 60.Initially, the first initial line and the second initial line correspond to the first lines emitted by the pulse generation units 50 and 60.

Selon un premier mode de réalisation, le critère de sélection comprend une sélection uniforme de chaque n-ième raie du premier type ou du deuxième type émise respectivement par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 à partir respectivement de la première raie initiale et la deuxième raie initiale.According to a first embodiment, the selection criterion comprises a uniform selection of each nth line of the first type or of the second type respectively transmitted by the pulse generation units 50 and 60 respectively from the first initial line and the second initial line.

Le paramètre n est un nombre entier naturel défini par l’expression suivante :The parameter n is a natural number defined by the following expression:

où le symbole [...1 désigne la partie entière par excès.where the symbol [... 1 designates the whole part by excess.

Selon un deuxième mode de réalisation, le critère de sélection comprend : - une sélection uniforme de chaque n-ième raie du premier type ou du deuxième type émise respectivement par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 à partir respectivement de la première raie initiale et de la deuxième raie initiale, pendant un intervalle d’observation Tobs déterminé par l’expression suivante :According to a second embodiment, the selection criterion comprises: a uniform selection of each n-th line of the first type or the second type respectively transmitted by the pulse generation units 50 and 60 respectively from the first line; initial and the second initial line, during an observation interval Tobs determined by the following expression:

où δν est une résolution spectrale souhaitée et est égale sensiblement à 3,3 GHz ;where δν is a desired spectral resolution and is substantially equal to 3.3 GHz;

Tobs est un temps nécessairement plus grand que celui nécessaire à k k pour atteindre le facteur de densification D. - une sélection uniforme de chaque raie du premier type ou du deuxième type émise respectivement par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 en dehors de l’intervalle d’observation T0bs- Ces raies ne sont pas émises. En particulier, ces raies sont dirigées vers l’unité de détection de raies coïncidentes 33 pour passer l’étape 140 décrite par suite, mais pas vers les séparateurs lumineux 53 et 63.Tobs is a time necessarily greater than that required for kk to reach the densification factor D. - a uniform selection of each line of the first type or of the second type emitted respectively by the pulse generation units 50 and 60 outside the observation interval T0bs- These lines are not emitted. In particular, these lines are directed to the coincident line detection unit 33 to pass the described step 140, but not to the light separators 53 and 63.

Lors de la sous-étape 126 suivante, les unités de sélection 52 et 62 forment respectivement un premier peigne Pt à émettre et un deuxième peigne P2 à émettre.In the following sub-step 126, the selection units 52 and 62 respectively form a first comb Pt to be emitted and a second comb P2 to be emitted.

Chaque peigne ?i et ?2 comporte l’ensemble des raies sélectionnées respectivement par les unités de sélection 52 et 62 pendant l’intervalle d’observation Tobs-Each comb? I and? 2 comprises all the lines selected respectively by the selection units 52 and 62 during the observation interval Tobs-

Lors de la sous-étape 130 suivante, les séparateurs 53 et 63 divisent les signaux comportant les raies des peignes ?! et ?2 en deux signaux destinés à l’unité optique de référence 34 et en deux signaux destinés respectivement aux unités d’amplification 54 et 64.In the following sub-step 130, the separators 53 and 63 divide the signals comprising the lines of the combs. and 2 in two signals for the optical reference unit 34 and two signals for the amplification units 54 and 64, respectively.

Lors de la sous-étape 132 suivante, l’unité optique de référence 34 génère deux signaux de référence à partir des deux signaux issus des séparateurs 53 et 63 correspondants.In the following sub-step 132, the reference optical unit 34 generates two reference signals from the two signals from the corresponding separators 53 and 63.

Lors de la même sous-étape, les unités d’amplification 54 et 64 amplifient les signaux correspondants et le mélangeur 36 divise les signaux amplifiés en signaux de référence destinés au module de post-traitement 26 et en signaux d’émission destinés au module d’émission 24.During the same sub-step, the amplification units 54 and 64 amplify the corresponding signals and the mixer 36 divides the amplified signals into reference signals intended for the post-processing module 26 and for transmission signals intended for the module. issue 24.

Lors de la sous-étape 134 suivante, le module d’émission 24 émet les signaux d’émission vers la matière ciblée.In the next sub-step 134, the transmission module 24 transmits the transmission signals to the targeted material.

Les sous-étapes 140 et 142 décrites par la suite sont exécutées simultanément avec les étapes 130 à 134.The sub-steps 140 and 142 described below are executed simultaneously with the steps 130 to 134.

Lors de la sous-étape 140, l’unité de détection 33 de raies coïncidentes détecte chaque coïncidence des raies du premier et du deuxième type générées respectivement par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 et sélectionnées respectivement par les unités de sélection 52 et 62.In sub-step 140, the coincident line detection unit 33 detects each coincidence of the first and second type lines generated respectively by the pulse generating units 50 and 60 and respectively selected by the selection units 52. and 62.

En particulier, l’unité de détection 33 détecte une coïncidence des raies du premier et du deuxième type lorsque ces raies ont été émises simultanément par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 et ont été sélectionnées par les unités de sélection 52 et 62.In particular, the detection unit 33 detects a coincidence of the lines of the first and the second type when these lines were emitted simultaneously by the pulse generation units 50 and 60 and were selected by the selection units 52 and 62. .

Initialement, les premières raies émises par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 sont coïncidentes.Initially, the first lines emitted by the pulse generation units 50 and 60 are coincident.

Une coïncidence survient ensuite naturellement de manière périodique, à la fin de chaque intervalle temporel sensiblement égal à 1 /àf™ax selon le premier mode de réalisation et à 1/Afr selon le deuxième mode de réalisation.A coincidence then occurs naturally periodically, at the end of each time interval substantially equal to 1 / ffax ax according to the first embodiment and 1 / Afr according to the second embodiment.

La sous-étape 140 dure ainsi le temps nécessaire pour détecter une coïncidence naturelle des raies. Durant ce temps, toutes les raies générées par les unités de génération d’impulsions 50 et 60 autres que les n-ièmes ne sont pas sélectionnées et ne sont donc pas utilisées.Sub-step 140 thus lasts the time necessary to detect a natural coincidence of the lines. During this time, all the lines generated by the pulse generation units 50 and 60 other than the nths are not selected and are therefore not used.

Lors de la sous-étape 142 suivant l’étape 140, les unités de sélection 52 et 62 déterminent respectivement une première raie initiale et une deuxième raie initiale pour le prochain passage de la boucle de densification 121. Ces raies sont déterminées parmi l’ensemble des raies générées lors de l’étape 115.In the sub-step 142 following step 140, the selection units 52 and 62 respectively determine a first initial line and a second initial line for the next pass of the densification loop 121. These lines are determined from the set lines generated during step 115.

Lors de la sous-étape 144 suivant l’étape 142, le module de pilotage 28 incrémente d’une unité le compteur de peignes émis k.In the sub-step 144 following step 142, the control module 28 increments the transmitted comb counter k by one unit.

La prochaine première raie initiale correspond à une raie du premier type générée lors de l’étape 115 et décalée temporellement par rapport à la raie coïncidente d’une première valeur de décalage temporel sensiblement égale à kAr, où Δτ est une valeur temporelle d’échantillonnage déterminée par l’expression suivante :The next first initial line corresponds to a line of the first type generated during step 115 and offset temporally with respect to the coincident line of a first time offset value substantially equal to kAr, where Δτ is a sampling time value. determined by the following expression:

La valeur inverse à la valeur temporelle d’échantillonnage Δτ est désignée par le terme « valeur d’espacement fréquentiel d’échantillonnage fech ».The value inverse to the sampling time value Δτ is designated by the term "fech sampling frequency spacing value".

La prochaine deuxième raie initiale correspond à une raie du deuxième type générée lors de l’étape 115 et décalée temporellement par rapport à la raie coïncidente d’une deuxième valeur de décalage temporel sensiblement égale à /τ(Δτ - 1 /Afr).The next second initial line corresponds to a line of the second type generated during step 115 and offset temporally with respect to the coincident line of a second time offset value substantially equal to / τ (Δτ-1 / Afr).

Un passage de la boucle de densification est terminé lorsque les sous-étapes 142 et 134 sont exécutées.A passage of the densification loop is completed when substeps 142 and 134 are executed.

Lors de l’étape initiale 160 de la phase III, le module de réception 25 reçoit chaque signal de réponse réfléchi par la matière ciblée ou une autre matière.In the initial step 160 of phase III, the receiving module 25 receives each response signal reflected by the targeted material or other material.

Lors de la même étape, le module de réception 25 transmet chaque signal reçu vers le module de post-traitement 26 et plus particulièrement vers l’unité de conversion 40 qui convertit ce signal en un signal numérique de réponse.In the same step, the receiving module 25 transmits each received signal to the post-processing module 26 and more particularly to the conversion unit 40 which converts this signal into a digital response signal.

Par ailleurs, l’unité de conversion 40 convertit les trois signaux de référence en des signaux numériques de réponse.On the other hand, the conversion unit 40 converts the three reference signals into digital response signals.

Puis, lors de l’étape 165 suivante, l’unité de calcul 42 analyse chaque signal numérique de réponse avec les signaux numériques de référence lui correspondant pour construire un interférogramme de la matière ciblée.Then, in the next step 165, the computing unit 42 analyzes each digital response signal with the reference digital signals corresponding thereto to construct an interferogram of the targeted material.

Plus particulièrement, la construction de l’interférogramme de la matière ciblée comprend un traitement des signaux de réponse selon l’ordre défini par les valeurs de décalages temporels des raies émises par rapport à la raie coïncidente correspondante. Ainsi, l’ordre de traitement est indépendant des instants temporels d’émission des raies correspondantes.More particularly, the construction of the interferogram of the targeted material comprises a processing of the response signals in the order defined by the values of time offsets of the transmitted lines with respect to the corresponding coincident line. Thus, the processing order is independent of the temporal times of emission of the corresponding lines.

Ce principe de traitement est illustré plus en détail sur la figure 5.This treatment principle is illustrated in greater detail in FIG.

Pour des raisons de simplicité, seules des raies du premier type et des signaux de réponse correspondant à ces raies sont illustrés sur cette figure. Les raies du deuxième type et les signaux de réponse correspondant à ces raies peuvent être illustrés de manière analogue.For the sake of simplicity, only lines of the first type and response signals corresponding to these lines are illustrated in this figure. The lines of the second type and the response signals corresponding to these lines can be illustrated analogously.

La figure 5 illustre en effet dans la zone E la phase II de prétraitement et d’émission des raies générées pour former deux premiers peignes Px de la première voie V,. L’un des premiers peignes Pi est un peigne précédent, et l’autre est un peigne suivant.FIG. 5 illustrates indeed in the zone E the phase II of pretreatment and emission of the lines generated to form two first combs Px of the first channel V ,. One of the first Pi combs is a previous comb, and the other is a next comb.

Ces peignes Pi sont construits à partir des raies temporelles émises par l’unité de génération d’impulsions 50 à la fréquence fr et sélectionnées par l’unité de sélection 52 comme décrit précédemment.These combs Pi are constructed from the time lines emitted by the pulse generation unit 50 at the frequency fr and selected by the selection unit 52 as previously described.

Sur la figure, les traits continus et interrompus correspondent à l’ensemble des raies générées par l’unité de sélection 52. Sur l’échelle temporelle t, ces traits sont espacées temporellement de la première valeur d’espacement temporel l/fr.In the figure, the continuous and interrupted lines correspond to the set of lines generated by the selection unit 52. On the time scale t, these lines are spaced temporally from the first time spacing value l / fr.

Les traits continus correspondent aux raies sélectionnées par l’unité de sélection 52. Ainsi, seules les raies correspondant aux traits continus forment les peignes Pi. Au sein d’un peigne donné, les traits continus sont espacées temporellement d’une valeur d’espacement temporel égale 1 //rma*. À titre d’exemple, le peigne précédent Pt est formé de trois raies #i.o-#2.o,#3.o et le peigne suivant P1 de trois raies #1.1,#2.1,#3.1· Les raies #i.0,#2.o,#3.o sont ici espacées de 6/fr, valeur compatible de l’épaisseur AXa. Les raies ff10 et ff1;L sont les raies initiales respectivement pour les peignes P1. Le critère de sélection comprend donc une sélection de chaque sixième raie.The continuous lines correspond to the lines selected by the selection unit 52. Thus, only the lines corresponding to the continuous lines form the combs Pi. Within a given comb, the continuous lines are spaced temporally by a spacing value. temporal equals 1 // rma *. As an example, the previous comb Pt is formed of three lines # io- # 2.o, # 3.o and the following comb P1 of three lines # 1.1, # 2.1, # 3.1 · The lines # i.0 , # 2.o, # 3.o are spaced here from 6 / en, compatible value of AXa thickness. The lines ff10 and ff1; L are the initial lines respectively for the combs P1. The selection criterion therefore comprises a selection of each sixth line.

Selon l’exemple illustré, le facteur de densification D est égal à six et la valeur d’espacement fréquentiel d’échantillonnage final fech est égale à la première valeur d’espacement fréquentiel fr. Ainsi, les raies #li0 et R[0 coïncident avec des raies du deuxième type correspondantes. Les raies #ltl et #|.osont espacées temporellement l’une de l’autre d’une valeur l/fech, égale dans cet exemple à l//r.According to the illustrated example, the densification factor D is equal to six and the final sampling frequency spacing value fech is equal to the first frequency spacing value fr. Thus, the lines # li0 and R [0 coincide with corresponding lines of the second type. The lines #ltl and # | .os are spaced temporally from each other by a value l / fech, equal in this example to l // r.

Les raies sont émises l’une après l’autre suivant l’échelle temporelle t, vers la matière ciblée M d’épaisseur AXa.The lines are emitted one after the other according to the time scale t, towards the target material M of thickness AXa.

Les zones R et T de la figure 5 illustrent la phase III de réception et de traitement des signaux de réponse.Zones R and T of FIG. 5 illustrate the phase III of reception and processing of the response signals.

Dans la zone R, les signaux S10, S2 0, S30, S1:L et S21 sont des signaux de réponse correspondant à l’ensemble des signaux réfléchis, notamment par la matière ciblée et par la surface terrestre, correspondant respectivement aux raies émises #10, #2.0, #3.0, #1.1 et #2.1-In the zone R, the signals S10, S2 0, S30, S1: L and S21 are response signals corresponding to the set of signals reflected, in particular by the targeted material and the terrestrial surface, respectively corresponding to the lines emitted # 10, # 2.0, # 3.0, # 1.1 and # 2.1-

Compte tenu de l’espacement temporel des signaux d’émission, leurs échos respectifs ne se superposent pas. Ainsi, ces signaux de réponse S10, S2.0, S3 0, S1± et S21 ne sont pas « pollués » mutuellement.Given the time spacing of the transmission signals, their respective echoes do not overlap. Thus, these response signals S10, S2.0, S3 0, S1 ± and S21 are not "polluted" mutually.

Finalement, selon la zone T illustrant l’interférogramme de la matière ciblée, les signaux S10, #2.o- #3.0, #1.1 et S21 sont traités selon l’ordre défini par les valeurs des décalages entre les raies émises par chaque peigne. Cet ordre est donc le suivant : #1.0, #1.1, #1.6, #2.0- #2.1 #2.6 etc.Finally, according to the zone T illustrating the interferogram of the targeted material, the signals S10, # 2.o- # 3.0, # 1.1 and S21 are processed according to the order defined by the values of the offsets between the lines emitted by each comb. . This order is therefore the following: # 1.0, # 1.1, # 1.6, # 2.0- # 2.1 # 2.6 etc.

On conçoit alors que la présente invention comporte un certain nombre d’avantages.It will be appreciated that the present invention has a number of advantages.

Comme les raies de chaque peigne Pk sont espacées d’au moins la troisième valeur d’espacement fréquentiel f™ax, les échos de chaque signal d’émission ne perturbent pas les signaux de réponse des autres signaux d’émission. En particulier, ceci permet d’éviter de superpositions des signaux de réponse ce qui évite le mélange d’information portée par les différents échos.Since the lines of each comb Pk are spaced by at least the third frequency spacing value f ™ ax, the echoes of each transmission signal do not disturb the response signals of the other transmission signals. In particular, this makes it possible to avoid overlapping of the response signals, which avoids the mixing of information carried by the different echoes.

Par ailleurs, la densification de l’interférogramme par plusieurs échantillonnages permet d’obtenir une étendue du domaine de spectroscopie souhaitée tout en évitant l’apparition des signaux « polluants ».In addition, the densification of the interferogram by several samplings makes it possible to obtain an extension of the desired spectroscopy range while avoiding the appearance of "pollutant" signals.

Finalement, le critère de sélection selon le deuxième mode de réalisation permet de diminuer les moments « creux » entre les émissions des peignes par rapport à celui du premier mode de réalisation.Finally, the selection criterion according to the second embodiment makes it possible to reduce the "hollow" moments between the emissions of the combs with respect to that of the first embodiment.

En effet, contrairement au critère de sélection selon le premier mode de réalisation, une raie quelconque du premier type sélectionnée selon le critère du deuxième mode de réalisation par le module de sélection 52 à l’instant donné coïncide naturellement avec une raie du deuxième type sélectionnée par le module de sélection 62 à un instant décalé de l’instant donné de la valeur 1 /Afr.Indeed, contrary to the selection criterion according to the first embodiment, any line of the first type selected according to the criterion of the second embodiment by the selection module 52 at the given instant naturally coincides with a line of the second selected type. by the selection module 62 at a time offset from the given instant by the value 1 / Afr.

Ainsi, le temps total Tm de mesure de la spectroscopie de la matière ciblée selon le deuxième mode de réalisation est sensiblement égal à D/Afr, contre le temps total Tm de mesure égal à D/Af™ax selon le premier mode de réalisation. D’autres exemples de réalisation du procédé selon l’invention sont également possibles.Thus, the total measurement time Tm of the spectroscopy of the targeted material according to the second embodiment is substantially equal to D / Afr, compared with the total measurement time Tm equal to D / Af ™ ax according to the first embodiment. Other embodiments of the method according to the invention are also possible.

Ainsi, selon un exemple de réalisation, lors la sous-étape 140 de détection des raies coïncidentes, le module de pilotage 28 commande les unités de génération d’impulsions 50 et 60 afin de provoquer une coïncidence des raies.Thus, according to an exemplary embodiment, during the sub-step 140 for detecting the coincident lines, the control module 28 controls the pulse generation units 50 and 60 to cause a coincidence of the lines.

Lorsque les unités de génération d’impulsions 50 et 60 reçoivent une telle commande, elles émettent les raies correspondantes simultanément. À la différence de la sous-étape 140 décrite précédemment, la coïncidence des raies survient de manière commandée ce qui permet de supprimer les moments « creux » durant lesquels les raies générées ne sont pas utilisées.When the pulse generating units 50 and 60 receive such a command, they transmit the corresponding lines simultaneously. Unlike the sub-step 140 previously described, the coincidence of the lines occurs in a controlled manner which eliminates the "hollow" moments during which the generated lines are not used.

Selon cet exemple de réalisation, les critères de sélection selon le premier et le deuxième modes de réalisation sont équivalents. Le temps total Tm de mesure est égal à la valeur DTobs.According to this exemplary embodiment, the selection criteria according to the first and second embodiments are equivalent. The total time Tm of measurement is equal to the value DTobs.

Ainsi, selon cet exemple de réalisation, les raies du premier type et du deuxième type sont recalées dès que le critère k = D est rempli, sans attendre la coïncidence naturelle survenant tous les 1/Afr intervalles temporels.Thus, according to this exemplary embodiment, the lines of the first type and of the second type are recalibrated as soon as the criterion k = D is fulfilled, without waiting for the natural coincidence occurring every 1 / Afr time interval.

Selon un autre exemple de réalisation, la première et la deuxième raies initiales sont déterminées lors de la sous-étape 142 selon toute autre méthode convenable.According to another exemplary embodiment, the first and second initial lines are determined during the substep 142 by any other suitable method.

Ainsi, par exemple, selon une de telles méthodes, la première raie initiale correspond à une raie générée lors de l’étape 115 et décalée temporellement par rapport à la raie coïncidente d’une valeur choisie par la dichotomie de l’intervalle [0; DAt],Thus, for example, according to one of such methods, the first initial line corresponds to a line generated during step 115 and offset temporally with respect to the coincident line of a value chosen by the dichotomy of the interval [0; DAt]

Autrement dit, lors du deuxième passage de la boucle de densification 121, la première raie initiale correspond à une raie générée lors de l’étape 115 et décalée temporellement par rapport à la raie coïncidente d’une valeur égale à DAr/2. Lors du troisième et du quatrième passages, la première raie initiale correspond à une raie générée lors de l’étape 115 et décalée temporellement par rapport à la raie coïncidente d’une valeur égale respectivement à DAt/4 et à 3DAt/4. La boucle est continuée ainsi de manière récursive.In other words, during the second pass of the densification loop 121, the first initial line corresponds to a line generated during step 115 and offset temporally with respect to the coincident line by a value equal to DAr / 2. During the third and fourth passages, the first initial line corresponds to a line generated during step 115 and offset temporally with respect to the coincident line by a value equal to DAt / 4 and 3DAt / 4, respectively. The loop is thus continued recursively.

La deuxième raie initiale est choisie de manière analogue mais par la dichotomie de l’intervalle [0; D(At - 1 /Afr)\.The second initial line is chosen analogously but by the dichotomy of the interval [0; D (At - 1 / Afr) \.

Cet exemple de réalisation permet alors d’interrompre la boucle de densification 121 lorsque la finesse d’échantillonnage souhaitée est atteinte tout en gardant la distribution homogène des échantillons, ou d’obtenir par traitement de l’interférogramme un spectre d’étendue progressivement croissante, sans avoir à attendre la complétion de la boucle 121.This exemplary embodiment then makes it possible to interrupt the densification loop 121 when the desired sampling fineness is achieved while keeping the homogeneous distribution of the samples, or to obtain, by treatment of the interferogram, a spectrum of progressively increasing extent, without having to wait for completion of loop 121.

Bien entendu, il est possible de combiner les deux derniers exemples de réalisation.Of course, it is possible to combine the last two embodiments.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1. - Procédé (100) de spectroscopie à distance de type LIDAR d’une matière mis en œuvre par un dispositif (10) de spectroscopie apte à générer un signal laser, à traiter le signal laser pour former un signal d’émission, à émettre le signal d’émission vers une matière ciblée par la spectroscopie, à recevoir un signal de réponse correspondant au signal d’émission réfléchi par la matière ciblée et à traiter le signal de réponse ; le procédé comportant les étapes suivantes : - générer (115) à partir d’un signal laser des raies d’un premier type espacées régulièrement d’une première valeur d’espacement fréquentiel (/r) et des raies d’un deuxième type espacées régulièrement d’une deuxième valeur d’espacement fréquentiel (fr + Afr) différente de la première valeur d’espacement fréquentiel (/r) ; - jusqu’à ce qu’un compteur (k) de peignes émis atteigne un facteur (D) de densification, effectuer la boucle de densification (121) comportant les sous-étapes suivantes: + sélectionner (124) des raies du premier type et du deuxième type selon un critère de sélection prédéterminé ; + former (126) avec des raies du premier type sélectionnées, un premier peigne (Ρ±) à émettre à partir d’une première raie initiale courante ; + former (126) avec des raies du deuxième type sélectionnées, un deuxième peigne (P2) à émettre à partir d’une deuxième raie initiale courante ; + détecter (140) une raie coïncidente, la raie coïncidente correspondant à une raie du premier type émise simultanément avec une raie du deuxième type ; + identifier (142) une première raie initiale suivante et une deuxième raie initiale suivante, en fonction de la raie coïncidente, et associer la première raie initiale courante à la première raie initiale suivante, et la deuxième raie initiale courante à la première raie initiale suivante ; + émettre (134) chaque peigne (P1,P2) formé et incrémenter d’une unité le compteur (k) de peignes émis ; - recevoir (160) des signaux de réponse correspondant à l’ensemble des raies émises et traiter (165) ces signaux de réponse pour construire un interférogramme de la matière ciblée.1. - Method (100) of LIDAR type remote spectroscopy of a material implemented by a spectroscopy device (10) capable of generating a laser signal, of processing the laser signal to form an emission signal, to transmitting the emission signal to a spectroscopically targeted material, receiving a response signal corresponding to the emission signal reflected by the targeted material, and processing the response signal; the method comprising the following steps: - generating (115) from a laser signal lines of a first type regularly spaced a first frequency spacing value (/ r) and lines of a second type spaced apart regularly a second frequency spacing value (fr + Afr) different from the first frequency spacing value (/ r); until a counter (k) of transmitted combs reaches a densification factor (D), perform the densification loop (121) comprising the following sub-steps: + select (124) lines of the first type and of the second type according to a predetermined selection criterion; + forming (126) with selected first type lines, a first comb (Ρ ±) to be transmitted from a first initial current line; + forming (126) with selected lines of the second type, a second comb (P2) to be emitted from a second current initial line; + detecting (140) a coincident line, the coincident line corresponding to a line of the first type simultaneously transmitted with a line of the second type; + identifying (142) a first following initial line and a second subsequent initial line, as a function of the coincident line, and associating the first current initial line with the next first initial line, and the second initial initial line with the next first initial line ; + emitting (134) each comb (P1, P2) formed and incrementing by one unit the counter (k) of emitted combs; receiving (160) response signals corresponding to all the lines emitted and processing (165) these response signals to construct an interferogram of the targeted material. 2, - Procédé (100) selon la revendication 1, dans lequel les raies du premier peigne (Pi) sont espacés d’une troisième valeur d’espacement fréquentiel (/rma*) dont la valeur inverse (1//Γ™α*) est sensiblement égale à un intervalle de temps de réception des échos des signaux réfléchis correspondant à un même signal d’émission.2, - Method (100) according to claim 1, wherein the lines of the first comb (Pi) are spaced a third frequency spacing value (/ rma *) whose inverse value (1 // Γ ™ α * ) is substantially equal to a time interval for receiving echoes of the reflected signals corresponding to the same transmission signal. 3.- Procédé (100) selon la revendication 2, dans lequel : - chaque première raie initiale est décalée temporellement de la raie coïncidente correspondante d’une première valeur de décalage temporel, la première valeur de décalage temporel étant directement proportionnelle au compteur (k) de peignes émis et inversement proportionnelle à une valeur d’espacement fréquentiel d’échantillonnage (fech) > 6t - la valeur d’espacement fréquentiel d’échantillonnage (fech) est directement proportionnelle au facteur de densification (D) et à la troisième valeur d’espacement fréquentiel (f™ax). A.- Procédé (100) selon la revendication 3, dans lequel chaque deuxième raie initiale est décalée temporellement de la première raie initiale correspondante d’une deuxième valeur de décalage temporel, la deuxième valeur de décalage temporel étant directement proportionnelle au compteur (k) de peignes émis et inversement proportionnelle à la différence (Afr) de la deuxième valeur d’espacement fréquentiel (fr + Afr) et de la première valeur d’espacement fréquentiel (/r).A method (100) according to claim 2, wherein: - each first initial line is temporally offset from the corresponding coincident line by a first time offset value, the first time offset value being directly proportional to the counter (k ) of emitted combs and inversely proportional to a sampling frequency spacing value (fech)> 6t - the sampling frequency spacing value (fech) is directly proportional to the densification factor (D) and the third value Frequency spacing (f ™ ax). A method (100) according to claim 3, wherein each second initial line is temporally offset from the first corresponding initial line of a second time offset value, the second time offset value being directly proportional to the counter (k). of emitted combs and inversely proportional to the difference (Afr) of the second frequency spacing value (fr + Afr) and the first frequency spacing value (/ r). 5. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la construction de l’interférogramme de la matière ciblée comprend un traitement des signaux de réponse correspondant aux raies émises, selon un ordre défini respectivement par le décalage temporel de chaque raie par rapport à la raie coïncidente correspondante.5. - Method (100) according to any one of the preceding claims, wherein the construction of the interferogram of the targeted material comprises a processing of the response signals corresponding to the lines emitted, in an order defined respectively by the time shift of each line with respect to the corresponding coincident line. 6. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première valeur d’espacement fréquentiel (fr) est égale sensiblement à 100 MHz.6. - Method (100) according to any one of the preceding claims, wherein the first frequency spacing value (fr) is substantially equal to 100 MHz. 7. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le critère de sélection comprend une sélection uniforme à partir de la première ou de la deuxième raie initiale de chaque n-ième raie respectivement du premier ou du deuxième type dans l’ensemble des raies générées, le paramètre n étant un nombre entier naturel.7. - Method (100) according to any one of the preceding claims, wherein the selection criterion comprises a uniform selection from the first or the second initial line of each n-th line respectively of the first or the second type. in the set of generated lines, the parameter n being a natural number. 8. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le critère de sélection comprend une sélection non-uniforme des raies à partir de la première ou de la deuxième raie initiale consistant en : - une sélection uniforme de chaque n-ième raie du premier type ou du deuxième type émise à partir respectivement de la première raie initiale et de la deuxième raie initiale, pendant un intervalle d’observation (Tobs), le paramètre n étant un nombre entier naturel ; - une sélection uniforme de chaque raie du premier type ou du deuxième type émise en dehors de l’intervalle d’observation (Tobs).The method (100) according to any one of claims 1 to 6, wherein the selection criterion comprises non-uniform selection of lines from the first or second initial line consisting of: - uniform selection each nth line of the first type or the second type emitted from the first and second initial lines, respectively, during an observation interval (Tobs), the parameter n being a natural integer; a uniform selection of each line of the first type or of the second type emitted outside the observation interval (Tobs). 9. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ensemble des raies du premier type ou du deuxième type sélectionnées selon le critère de sélection pendant un intervalle d’observation (Tobs) forme respectivement le premier peigne (Pt) à émettre ou le deuxième peigne à émettre (P2).9. - Method (100) according to any one of the preceding claims, wherein the set of lines of the first type or the second type selected according to the selection criterion during an observation interval (Tobs) form respectively the first comb (Pt) to emit or the second comb to emit (P2). 10. - Procédé (100) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel l’intervalle d’observation (Tobs) est directement proportionnel à la première valeur d’espacement fréquentiel (fr) et inversement proportionnel à la différence (Afr) de la deuxième valeur d’espacement fréquentiel (fr + Afr) et de la première valeur d’espacement fréquentiel (fr).10. - Method (100) according to claim 8 or 9, wherein the observation interval (Tobs) is directly proportional to the first frequency spacing value (fr) and inversely proportional to the difference (Afr) of the second frequency spacing value (fr + Afr) and the first frequency spacing value (fr). 11. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 7 à 10 prise en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le paramètre n est directement proportionnel à la première valeur d’espacement fréquentiel (fr) et inversement proportionnel à la troisième valeur d’espacement fréquentiel (/rma*).11. - Method (100) according to any one of claims 7 to 10 taken in combination with claim 2, wherein the parameter n is directly proportional to the first frequency spacing value (fr) and inversely proportional to the third frequency spacing value (/ rma *). 12. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de l’étape de détection (140), la coïncidence des raies du premier type et du deuxième type est provoquée par un module de pilotage (28).12. - Method (100) according to any one of the preceding claims, wherein during the detection step (140), the coincidence of the lines of the first type and the second type is caused by a control module (28). . 13. - Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lors de l’étape de génération des raies (115), les raies des types différents sont générées par des unités de génération d’impulsions (50, 60) distinctes et sont transmises par des voies optiques (\Λ, V2) distinctes.A method (100) according to any one of the preceding claims, wherein in the line generation step (115), the lines of different types are generated by pulse generation units (50, 60). ) and are transmitted by separate optical paths (\ Λ, V2). 14. - Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mis en œuvre par un équipement informatique, met en œuvre le procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.14. - Computer program product comprising software instructions which, when implemented by computer equipment, implements the method (100) according to any one of the preceding claims. 15. - Dispositif (10) de spectroscopie à distance de type LIDAR d’une matière comportant un module (20) de génération d’un signal laser, un module (22) de prétraitement du signal laser apte à former un signal d’émission, un module (24) d’émission du signal d’émission vers une matière ciblée par la spectroscopie, un module (25) de réception d’un signal de réponse correspondant au signal d’émission réfléchi par la matière ciblée et un module (26) de post-traitement du signal de réponse ; le dispositif (10) étant apte à : - générer à partir d’un signal laser des raies d’un premier type espacées régulièrement d’une première valeur d’espacement fréquentiel (/r) et des raies d’un deuxième type espacées régulièrement d’une deuxième valeur d’espacement fréquentiel (fr + Afr) différente de la première valeur d’espacement fréquentiel (/r) ; - jusqu’à ce qu’un compteur (k) de peignes émis atteigne un facteur (D) de densification, effectuer la boucle de densification permettant de : + sélectionner des raies du premier type et du deuxième type selon un critère de sélection prédéterminé ; + former avec des raies du premier type sélectionnées, un premier peigne (Pi) à émettre à partir d’une première raie initiale courante ; + former avec des raies du deuxième type sélectionnées, un deuxième peigne (P2) à émettre à partir d’une deuxième raie initiale courante ; + détecter une raie coïncidente, la raie coïncidente correspondant à une raie du premier type émise simultanément avec une raie du deuxième type ; + identifier une première raie initiale suivante et une deuxième raie initiale suivante, en fonction de la raie coïncidente, et associer la première raie initiale courante à la première raie initiale suivante, et la deuxième raie initiale courante à la première raie initiale suivante ; + émettre chaque peigne (Pi,P2) formé et incrémenter d’une unité le compteur (k) de peignes émis ; - recevoir des signaux de réponse correspondant à l’ensemble des raies émises et traiter ces signaux de réponse pour construire un interférogramme de la matière ciblée.15. Device (10) for LIDAR-type remote spectroscopy of a material comprising a module (20) for generating a laser signal, a module (22) for pretreatment of the laser signal capable of forming an emission signal , a module (24) for transmitting the emission signal to a material targeted by the spectroscopy, a module (25) for receiving a response signal corresponding to the emission signal reflected by the targeted material and a module ( 26) post-processing the response signal; the device (10) being able to: - generate from a laser signal lines of a first type regularly spaced a first frequency spacing value (/ r) and lines of a second type spaced regularly a second frequency spacing value (fr + Afr) different from the first frequency spacing value (/ r); - until a counter (k) of emitted combs reaches a densification factor (D), perform the densification loop to: + select lines of the first type and the second type according to a predetermined selection criterion; + form with lines of the first type selected, a first comb (Pi) to be issued from a first initial current line; + form with the lines of the second type selected, a second comb (P2) to be issued from a second current initial line; + detecting a coincident line, the coincident line corresponding to a line of the first type emitted simultaneously with a line of the second type; + identifying a first following first line and a second subsequent initial line, as a function of the coincident line, and associating the first current initial line with the next first initial line, and the second initial current line with the next first initial line; + emit each comb (Pi, P2) formed and increment by one unit the counter (k) of emitted combs; receiving response signals corresponding to all the lines emitted and processing these response signals to construct an interferogram of the targeted material.
FR1556962A 2015-07-22 2015-07-22 REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE Active FR3039331B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1556962A FR3039331B1 (en) 2015-07-22 2015-07-22 REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1556962A FR3039331B1 (en) 2015-07-22 2015-07-22 REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3039331A1 true FR3039331A1 (en) 2017-01-27
FR3039331B1 FR3039331B1 (en) 2017-08-25

Family

ID=54937207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1556962A Active FR3039331B1 (en) 2015-07-22 2015-07-22 REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3039331B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3407087A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-28 Centre National d'Etudes Spatiales Method for generating frequency combs, associated generation module, remote spectroscopy method and associated spectroscopy device
EP3407091A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-28 Centre National d'Etudes Spatiales Remote spectroscopy device with complex laser source and associated remote spectroscopy method
FR3082623A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-20 Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales (Onera) LIDAR WITH HETERODYNE DETECTION BY LOCAL OSCILLATOR AND DUAL SOUNDING BEAM, AT ONE OR MORE SIMULTANEOUS FREQUENCIES, AND LIDAR DETECTION METHOD BY DUAL HETERODYNING DETECTION.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110043815A1 (en) * 2007-06-26 2011-02-24 Philippe Giaccari Referencing of the Beating Spectra of Frequency Combs
US20130182620A1 (en) * 2012-01-09 2013-07-18 Attochron Llc Uspl-fso lasercom point-to-point and point-to-multipoint optical wireless communication
US20130293946A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 Imra America, Inc. Optical frequency ruler

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110043815A1 (en) * 2007-06-26 2011-02-24 Philippe Giaccari Referencing of the Beating Spectra of Frequency Combs
US20130182620A1 (en) * 2012-01-09 2013-07-18 Attochron Llc Uspl-fso lasercom point-to-point and point-to-multipoint optical wireless communication
US20130293946A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 Imra America, Inc. Optical frequency ruler

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3407087A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-28 Centre National d'Etudes Spatiales Method for generating frequency combs, associated generation module, remote spectroscopy method and associated spectroscopy device
EP3407091A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-28 Centre National d'Etudes Spatiales Remote spectroscopy device with complex laser source and associated remote spectroscopy method
FR3066862A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-30 Centre National D'etudes Spatiales REMOTE SPECTROSCOPY DEVICE WITH COMPLEX LASER SOURCE AND ASSOCIATED DISTANCE SPECTROSCOPY METHOD
FR3066830A1 (en) * 2017-05-23 2018-11-30 Centre National D'etudes Spatiales METHOD FOR GENERATING FREQUENCY COMBINATIONS, ASSOCIATED GENERATION MODULE, REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE
US10466105B2 (en) 2017-05-23 2019-11-05 Centre National D'etudes Spatiales Remote spectroscopy device with a composite laser source and associated remote spectroscopy method
US11079323B2 (en) 2017-05-23 2021-08-03 Centre National D'etudes Spatiales Method of frequency comb generation, associated generation module, remote spectroscopy method and associated spectroscopy device
FR3082623A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-20 Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales (Onera) LIDAR WITH HETERODYNE DETECTION BY LOCAL OSCILLATOR AND DUAL SOUNDING BEAM, AT ONE OR MORE SIMULTANEOUS FREQUENCIES, AND LIDAR DETECTION METHOD BY DUAL HETERODYNING DETECTION.
EP3584604A1 (en) * 2018-06-19 2019-12-25 ONERA (Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales) Lidar with heterodyne detection by local oscillator and double probe beam, with one or more simultaneous frequencies, and lidar detection method by double heterodyne detection
CN110618101A (en) * 2018-06-19 2019-12-27 国家航空研究局 Lidar type device for remote spectroscopy of a substance and detection method thereof
US11585927B2 (en) 2018-06-19 2023-02-21 Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales LIDAR for heterodyne detection by a local oscillator and a dual probing beam, at one or several simultaneous frequency(ies), and LIDAR detection method by dual heterodyning detection

Also Published As

Publication number Publication date
FR3039331B1 (en) 2017-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Corsini et al. Striping removal in MOS-B data
Abshire et al. Airborne measurements of CO 2 column absorption and range using a pulsed direct-detection integrated path differential absorption lidar
Abshire et al. Airborne measurements of CO2 column concentration and range using a pulsed direct-detection IPDA lidar
Sierk et al. The European CO2 Monitoring Mission: observing anthropogenic greenhouse gas emissions from space
De Young et al. Langley mobile ozone lidar: ozone and aerosol atmospheric profiling for air quality research
Leblanc et al. Validation of the TOLNet lidars: The southern California ozone observation project (scoop)
EP2762912B1 (en) Device and method for collecting data for locating a source of interference
EP3658881B1 (en) Method and device for searching for a defect capable of affecting a rotating mechanical power transmission device
Bruneau et al. Airborne lidar LEANDRE II for water-vapor profiling in the troposphere. II. First results
FR3039331A1 (en) REMOTE SPECTROSCOPY METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ASSOCIATED SPECTROSCOPY DEVICE
FR3055424A1 (en) METHOD OF PROCESSING A SIGNAL FROM A COHERENT LIDAR AND ASSOCIATED LIDAR SYSTEM
Borsa et al. Stellar contributions to the line profiles of high-resolution transmission spectra of exoplanets
EP2681585B1 (en) Method for detecting and characterising a moving target on a radar image
FR2931952A1 (en) Ground clutters eliminating method for meteorological radar in aircraft, involves comparing spatial variation level of parameter along path with given threshold and considering clutters as ground clutters when level is higher than threshold
Irgang et al. Two-channel direct-detection Doppler lidar employing a charge-coupled device as a detector
Dirksen et al. Prelaunch characterization of the Ozone Monitoring Instrument transfer function in the spectral domain
EP2544020B1 (en) Method and device for detecting a target masked by high-energy reflectors
Sappey et al. Development of a laser heterodyne radiometer for regional methane leak detection
Wüst et al. Hydroxyl airglow observations for investigating atmospheric dynamics: results and challenges
FR3027116A1 (en) REMOTE SPECTROSCOPY DEVICE OF LIDAR TYPE
EP3407091B1 (en) Remote spectroscopy device with complex laser source and associated remote spectroscopy method
FR2923619A1 (en) DEVICE FOR FAULT MEASUREMENT OF AN OPTOELECTRONIC SENSOR IMAGING INSTRUMENT AND CORRECTION DEVICE COMPRISING SAME
EP4004597B1 (en) Coherent lidar imaging method and associated lidar
Di Paolantonio et al. A semi-automated procedure for the emitter–receiver geometry characterization of motor-controlled lidars
EP2662701A1 (en) Receiver sequencing method

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20170127

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9