En réponse au besoin critique de mieux connaitre le cycle du CH4, 2ème gaz à effet de serre (GES) après le CO2, dans les milieux aquatiques, l'équipe OASIS à travers l'ANR FRAME vise à développer un capteur réfractométrique fibré innovant intégrant deux technologies à base de fibres multimode et à cristaux photoniques. Une résolution de 5 nmol/L de CH4 dissous sur une plage de 10 nmol/L à 100 µmol/L avec une réponse relativement rapide de moins de 2 minutes dans l'environnement naturel est envisagée en exploitant la performance combinée des capteurs MMF et PCF, conçus avec l'aide de l'IA et de méthodes numériques accélératrices innovantes. Enfin, sans aucune perte de généralité, la nature polyvalente du capteur fibré développé peut également ouvrir des voies futures pour détecter d'autres espèces de gaz mais aussi des molécules complexes présentes à faible concentration dans l’eau et reconnues comme polluant aquatiques (eaux usées, molécule endocrinienne pesticides …) en ayant recours aux techniques de polymères à empreintes moléculaires. Identifier, observer et localiser ces entités toxiques peuvent donc avoir un fort impact pour assurer l’accès sécurisé à de l'eau saine dans un contexte plus large développement durable.

En parallèle, l'équipe OASIS développe divers équipements pour la géophysique afin d'étudier, détecter et collecter des données liées aux activités sismiques (ANR XSTRAIN).

Dans le cadre du projet ANR FRAME (Fiber Refractometers for in situ detection of Aquatic MEthane), l’équipe OASIS développe un capteur réfractométrique fibré innovant pour la détection in situ du méthane dissous dans les milieux aquatiques. L’objectif est de mieux suivre le cycle du CH4, deuxième gaz à effet de serre après le CO2, grâce à une solution optique compacte, sensible et compatible avec des mesures en environnement naturel.

L’approche repose sur des architectures à fibres optiques microstructurées et capillaires, illustrées ici par un réfractomètre fibré immergé capable d’interagir directement avec le milieu aqueux environnant. Associées à des couches fonctionnelles sensibles au méthane, ces structures convertissent la présence de CH4 dissous en variations mesurables des propriétés optiques. À terme, cette plateforme pourra contribuer au suivi en temps réel des échanges gaz-eau dans l’environnement et ouvrir la voie à la détection d’autres espèces dissoutes d’intérêt.

Publications associées. Ces développements s’appuient sur trois publications récentes portant sur des réfractomètres à fibres microstructurées, à fibre multimode différentielle et à fibre capillaire :

1. A. Rahman, F. Beffara, H. Apriyanto, O. D. Bernal, F. Surre, G. Humbert, J.L. Auguste, H.C. Seat, “Experimental Investigation of Microstructured and Capillary Optical Fibers for Refractive Index Measurement from 1.316 to 1.425 RIU,” 2024 IEEE SENSORS, doi: 10.1109/SENSORS60989.2024.10784668,
2. O. Bernal, A. Rahman, H. Apriyanto, F. Surre, S. Pullteap, and H. C. Seat, “A High-Resolution Phase Shift Detection System for a Differential Multimode Fiber Refractometer,” 2024 IEEE SENSORS, doi: 10.1109/SENSORS60989.2024.10784672, and
3. A. Rahman, F. Beffara, H. Apriyanto, O. D. Bernal, F. Surre, G. Humbert, J.L. Auguste, H.C. Seat, “Capillary Fiber-Based Refractometer with Scalable Performance,” Photonics Research, vol. 14, no. 5, May 2026, doi: 10.1364/PRJ.580264.

Illustration d'un réfractomètre à fibre capillaire utilisé pour détecter la présence de méthane dissous dans l'eau