Optical Frequency Domain Reflectometry (OFDR) is used to make temperature distributed sensing measurements along a fiber by exploiting Rayleigh backscattering. This technique presents high spatial and high temperature resolutions on temperature ranges of several hundred of degrees Celsius. With standard telecommunications fibers, measurement errors coming from the correlation between a high temperature Rayleigh trace and the one taken as a reference at room temperature could be present at extremely high temperatures. These correlation errors, due to low backscattering signal amplitude and unstable backscattering signal, induce temperature measurement errors. Thus, for high temperature measurement ranges and at extremely high temperatures (e.g., at 800 °C), a known solution is to use fibers with femtosecond laser inscribed nanograting. These fs-laser-insolated fibers have a high amplitude and thermally stable scattering signal, and they exhibit lower correlation errors. In this article, temperature sensing at 800 °C is reported by using an annealed zirconia-doped optical fiber with an initial 40.5-dB enhanced scattering signal. The zirconia-doped fiber presents initially OFDR losses of 2.8 dB/m and low OFDR signal drift at 800 °C. The ZrO₂-doped fiber is an alternative to nanograting-inscribed fiber to make OFDR distributed fiber sensing on several meters with gauge lengths of 1 cm at high temperatures.

Les travaux de thèse portent sur la réalisation de capteurs à fibre optique protégés par un revêtement résistant aux hautes températures, supérieures à 350 °C. Une partie des travaux est réalisée sur tour de fibrage dans l’optique d’améliorer la fiabilité mécanique de ces capteurs compacts.Les premiers travaux présentés se focalisent sur l’étude microstructurale par microscopie électronique à transmission de réseaux de Bragg point par point inscrits par un laser femtoseconde. Les observations démontrent un gradient chimique du germanium au niveau des modifications périodiques. Ce gradient expliquerait en partie les évolutions spectrales de ces capteurs à 1000 °C.La deuxième étude montre le potentiel des fibres dopées en nanoparticules de zircone pour les mesures réparties à 800 °C par réflectométrie fréquentielle exploitant la rétrodiffusion Rayleigh. Ces fibres présentent une meilleure stabilité de mesure de température que les fibres classiquement employées pour la télécommunication optique.La troisième étude porte sur la protection mécanique des fibres optiques par un revêtement « hautes températures ». Pour la première fois, les silicones chargées sont étudiées comme revêtement pour fibre optique. Le comportement du revêtement est étudié jusqu’à 470 °C à l’aide de réseaux de Bragg protégés par dip-coating. Le revêtement est aussi déposé sur fibre lors de sa fabrication sur tour de fibrage. Plus de 100 mètres de fibre sont protégées en continu avec une épaisseur d’environ 13 µm.