La fibre optique est un concept fascinant qui fait d’un fil de silice de la finesse d’un cheveu un guide de lumière sur de très grandes distances, propageant l’information à la vitesse de la lumière. Cette invention, qui remonte aux années 1960, a révolutionné nos façons de communiquer. Depuis quelques années maintenant, elle est en passe de révolutionner notre façon de faire de la sismologie grâce aux mesures acoustiques distribuées, ou Distributed Acoustic Sensing (DAS). Cette approche instrumentale issue de la photonique permet de convertir cette même fibre en un réseau très dense de capteurs de déformation.
Aujourd’hui, les progrès de la photonique permettent au système DAS de mesurer des élongations nanométriques de la fibre, tous les mètres, sur des distances de plusieurs dizaines de kilomètres et à des fréquences dépassant le kilo-hertz. Un câble de fibre optique devient ainsi un réseau sismologique hyperdense, riche de plusieurs dizaines de milliers de capteurs, et cela grâce à un seul interrogateur en bout de fibre.
Au delà de sa densité de mesure et de l’utilisation de réseaux de fibre existants, le DAS a d’autres qualités : la mesure est faite depuis une seule extrémité, le système d’acquisition 2 peut donc être déporté de plusieurs dizaines de kilomètres de la zone d’étude, ce qui facilite et sécurise la mesure. La fibre optique est un capteur passif supportant fortes pressions et fortes températures, adapté à l’étude des fonds marins ou des volcans, moins sujet aux défaillances que des capteurs électro-mécaniques traditionnels.
Ces avantages font du DAS une solution prometteuse pour étudier un grand nombre d’objets géologiques tels que glissements de terrain, glaciers, champs géothermiques, rides océaniques…, et adaptée à des enjeux opérationnels comme l’alerte rapide aux aléas naturels, la météo marine, le suivi du trafic routier ou maritime.
En France, les premiers travaux sur le DAS se sont focalisés sur des fibres fond de mer en France. A l’échelle internationale, des initiatives émergent pour fédérer les groupes de recherche comme le DAS Research Coordination Network (RCN) financé par la NSF.
Le DAS est une technologie qui a déjà démontré sa capacité à s’affranchir de plusieurs contraintes de l’instrumentation sismologique traditionnelle et devrait apporter un nouvel éclairage sur une multitude de processus. Un travail important est en cours au sein de la communauté internationale et nationale pour adapter les méthodes d’analyse les plus répandues aux mesures de déformation, pour mieux contrôler les effets de couplage ou gérer les importants volumes de données. La nature des enregistrements est déjà remarquable mais on peut supposer que l’intérêt grandissant pour cette technologie ainsi que l’évolution permanente du marché des composants télécom, vont permettre d’améliorer sensiblement les performances et le coût de la technologie dans les années à venir.
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Retrouvez l’intégralité de cet article dans la Lettre d’information Résif n°18 de décembre 2020.
Enregistrement DAS d’une réplique ML=2.0 le 23 novembre 2019, suite au séisme M4.9 du Teil, France. La campagne de mesure s’est faite sur une section de 14km de fibre optique située à proximité immédiate de la zone de rupture. Ces mesures n’auraient pas été possible sans la collaboration du réseau public Ardèche Drôme Numérique, l’opérateur ADTIM et le soutien de la société Febus Optics pour la partie acquisition © Anthony Sladen, Géoazur. En savoir plus.