Dissertations / Theses: 'Fibre à réseau de Bragg'

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Tsyier, Sergei. "Caractérisation des profils d'indice de réseaux de Bragg innovants en module et phase." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0022/document.

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Abstract:

Récemment, de nouvelles techniques ont été développées pour la fabrication des réseaux de Bragg à profil complexe. Ces composants photoniques sont utilisés dans plusieurs applications émergentes telles que la compensation de la dispersion pour les systèmes de communication de longue portée, les lasers à fibre, multiplexeurs et détecteurs optiques. Le diagnostic après inscription devrait fournir les informations nécessaires pour l’amélioration de la fabrication des réseaux de Bragg. Nous savons que les propriétés spectrales du réseau de Bragg sont liées au profil d’indice Δn. Les techniques de mesure directes, telles que la diffraction latérale de Krug, permettent de retrouver l’amplitude de modulation d’indice le long du réseau. Cependant, ces techniques sont insensibles aux fluctuations de phase. Une méthode alternative de caractérisation indirecte fondée sur l’algorithme de Layer-Peeling (LP) a été proposée. Toutefois elle ne peut pas être appliquée à la caractérisation des réseaux longs en raison de la propagation du bruit de calcul. Dans cette thèse nous avons présenté une nouvelle technique pour la mesure directe de l’amplitude et de la phase du profil d’indice le long du réseau de Bragg fondée sur la luminescence bleue (LB) induite par l’irradiation UV. Nos résultats expérimentaux de la mesure du profil de modulation d’indice sont en bonne correspondance avec la méthode de Krug. La méthode que nous proposons peut être appliquée à la caractérisation des réseaux longs. Elle permet de retrouver simultanément l’amplitude de modulation d’indice Δnac(z), la fonction du chirp et détecter le changement de l’indice moyen Δndc(z)
N the last decade new techniques were developed for fabrication of sophisticated Fiber Bragg Gratings (FGBs). This has been motivated by the emergence of many applications such as dispersion compensation for long-haul communication systems, DFB fiber lasers, optical add/drop multiplexers, and optical sensors. Post-fabrication diagnostics should provide relevant information to enhance the FBG fabrication process. It is well known that the FBG spectral properties are related to the index profile Δn. Direct measurement techniques, such as the side diffraction method reported by P. Krug, allow determining the index modulation amplitude along the FBG. Nevertheless, these techniques provide no information about phase fluctuations. An alternative method of indirect characterization, based on the Layer-Peeling (LP) algorithm, consists in Bragg grating profile reconstruction from its complex reflectivity. However, the LP method is unstable when applied to characterize long FBGs (>1mm) due to the error propagation effect. In this thesis we have shown the principle of a novel technique for the direct measurement of amplitude and phase variations of the index modulation along an FBG based on the blue luminescence (BL). Our experimental results are in a good agreement with the according Krug characterization. The proposed method of FBG characterization in amplitude and phase using the UV induced BL can be applied to long gratings (up to tens of centimeters) having complex index modulation profiles. It allows retrieving simultaneously the index profile modulation Δnac(z) and the chirp function, localizing phase shifts, and also detecting the mean index change Δndc(z)

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Duval, Simon. "Lasers à fibre femtoseconde utilisant une paire de réseaux de Bragg à pas variable." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25831.

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Abstract:

Ce mémoire traite de la conception et de la mise en opération d’un nouveau type de laser femtoseconde à fibre optique intégrant une paire de réseaux de Bragg à pas variable. La présence de ces éléments de dispersion opposée dans une cavité en anneau révèle une toute nouvelle dynamique temporelle en régime permanent. Une impulsion femtoseconde qui se propage dans une section de la cavité est localement transformée en une impulsion picoseconde grandement chirpée dans l’autre section. Cette dernière section agit essentiellement comme une ligne à délai purement dispersive et peut donc être modifiée de façon à varier la dispersion nette ainsi que la cadence du laser sans pour autant accroître les effets non linéaires. Le laser à l’erbium introduit dans ce mémoire, qui génère des impulsions sous la centaine de femtosecondes dans tous les régimes de dispersion étudiés, pourrait éventuellement devenir une source à impulsions ultrabrèves (< 50 fs) de très grande énergie (> 20 nJ). Cette source serait donc une excellente alternative tout-fibre aux lasers à l’état solide femtoseconde.
In this master’s thesis, we present a new type of femtosecond fiber ring laser that uses a pair of chirped fiber Bragg gratings with opposite dispersion. The presence of such elements in a ring cavity reveals a new mode locking regime where a femtosecond pulse evolving in one section of the cavity is locally transformed into a highly chirped picosecond pulse that propagates in the remaining part of the cavity. The section in which the highly chirped pulse propagates acts essentially as an all-fiber linear dispersive delay line. This portion can thus be modified in order to change the net cavity dispersion or the repetition rate of the laser without significantly increasing the nonlinear effects in the cavity. This erbium-doped fiber laser that generates sub-100 fs pulses in any dispersion regime can potentially produce highenergy ultrashort pulses (> 20 nJ; < 50 fs). This source appears to be a practical all-fiber alternative to femtosecond solid-state lasers.

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Guyard, Romain. "Capteur à fibre optique pour la mesure de déformation au sein des matériaux." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=6e451d89-fed7-4980-a018-fbdae1b0090c.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est la conception d'un nouveaucapteur à fibre optique pour la mesure enfouie dedéformation. Les capteurs de déformation à réseaux deBragg fibrés sont généralement collés à la surface de lastructure sondée. Leur utilisation comme capteur enfouipeut s'avérer inappropriée. En effet, dans ces conditions,un couplage mécanique entre le capteur et sonenvironnement modifie la déformation transverse de la fibrequi devient alors une inconnue. Dès lors, la seule mesuredu décalage de la longueur d'onde de Bragg ne suffit paspour remonter aux déformations axiales et transverses. Pour décorréler ces déformations nous proposons unearchitecture de capteur basée sur la superposition dansune fibre optique d'un réseau de Bragg (FBG) et d'unréseau longue période (LPG). Le travail de thèse a été detrouver l'architecture optimale, possédant une réponse auxdéformations linéaire et une résolution de mesureéquivalente à celle des capteurs FBG standards. Lors de laconception du capteur, des résultats classiques sur les LPGont été revisités. Des propriétés optiques inédites desmodes de gaine ont été mises en évidence. Nous avonsmontré que la forme de ces modes évolue fortement avecle rayon de gaine et qu'il existe des rayons de gainecritiques pour lesquels des modes de gaine possèdent lemême profil d'intensité. Nous avons également réalisé une étude statistique surles sensibilités des LPG aux déformations afin de dégagerdes règles générales sur l'utilisation des LPG commecapteur. Nous notons que les sensibilités croisées sontnégligeables et que les sensibilités dépendentprincipalement du pas du réseau et du rayon de gaine. L'enfouissement du capteur pouvant induire descourbures, l'influence de la courbure sur la réponse desréseaux a été étudiée en couplant des simulations paréléments finis et des méthodes semi-analytiques. Il a étédémontré que la sensibilité des FBG à la courbure est dueaux variations opposées de l'indice effectif et du coefficientde couplage des modes couplés et que l'indice effectifmoyen du réseau jouait un rôle clé dans l'amplitude et lesigne de cette sensibilité. Un mécanisme similaire a été misen évidence pour les LPG
The aim of this thesis is the design of a new fiber optic sensor for the strain measurement inside materials. Fiber Bragg grating strain sensors are usually glued on the surface of the monitored structure. Their use like embedded strain sensor may be unadapted. Indeed, in these circumstances, a mechanical coupling between the sensor and the host material changes the transverse strain of the fiber. The transverse strain becomes unknown. Consequently, the only measurement of the Bragg wavelength shift is not enough to estimate both axial and transverse strains. In order to decorrelate these strains, we propose a sensor architecture based on the juxtaposition of a Bragg grating (FBG) and of a long period grating (LPG). The thesis work consist in finding the optimal architecture so that the sensor response to strain is linear and the measurement resolution is identical to the resolution of usual fiber optic sensors. During the sensor design, some usual results on LPG have been studied again. Some original optical properties of cladding modes have been revealed. It has been shown that the shape of these modes changes significantly with the cladding radius of the fiber and that there are critical cladding radii for which some modes have the same transverse intensity distribution. A statistical study has been carried out on the strain sensitivities of LPG. General behaviors of LPG strain sensors have been highlighted. Especially, the crosssensitivities can be neglected and the sensitivities are mainly influenced by the period of grating and the cladding radius of the fiber. When the sensor is embedded inside the material, it may be bent. The bending effects on the gratings responses have been studied using the finite element as well as the semi analytical methods. It has been shown that the bending sensitivity of FBG depends on a balance mechanism between the effective refractive index change and the coupling coefficient change of the coupled modes and that the average index variation of the grating plays a key role in the amplitude and the sign of this sensitivity. A similar mechanism has been highlighted for LPG

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Bernier, Martin. "Inscription de réseaux de bragg à fibre optique à l'aide d'impulsions brèves et applications aux lasers à fibre." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27475/27475.pdf.

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Simard, Alexandre D. "Étude de sauts de phase distribués sur un réseau de Bragg à pas linéairement variable." Master's thesis, Université Laval, 2009. http://hdl.handle.net/20.500.11794/21112.

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Abstract:

Récemment, beaucoup d'efforts ont été investis afin de développer des sources laser à plusieurs longueurs d'onde accordables indépendamment. Ces lasers sont utiles aux systèmes exploitant le multiplexage en longueur d'onde pour les communications ou l'interrogation de capteurs. Ainsi, ce travail porte sur l'analyse d'un filtre optique composé de sauts de phase distribués sur un réseau de Bragg à pas variable (DPS-CFBG) pouvant être intégré dans des lasers à fibre en anneau. L'avantage de ce filtre provient du fait que les sauts de phase génèrent des pics de résonance aisément accordables ce qui permet d'ajuster les longueurs d'onde émises. Ce mémoire présente aussi des résultats expérimentaux reliés à deux applications différentes de ce type de sources. La première étape dans la modélisation du DPS-CFBG fut de mesurer avec précision le profil de température introduit dans le réseau par un fil chauffant. Par la suite, en plus de l'approche usuelle d'analyse de réseau de Bragg (méthode matricielle pour la solution des équations des modes couplés), nous avons étudié cette structure à l'aide d'approches analytiques, ce qui a permis de mettre en évidence la présence de cavités résonantes Fabry-Perot. Grâce à cette analyse, la notion de saut de phase, généralement introduite de façon intuitive dans la littérature, devient un paramètre parfaitement défini. D en va de même pour le concept de réflectivité des miroirs de cette cavité. Avec ces deux paramètres, nous sommes en mesure d'obtenir une fonction analytique approchée du spectre qui donne davantage d'informations sur la réponse spectrale du filtre en fonction des paramètres du réseau et du profil thermique. Ce mémoire démontre également l'utilisation de ce filtre pour la génération d'un signal électrique à haute fréquence. Pour ce faire, deux harmoniques d'un signal laser modulé en phase ont été sélectionnées à l'aide du DPS-CFBG. Ces deux lignes laser corrélées ont généré, par battement sur un photo-détecteur, un signal de fréquence accordable de 35 à 50 GHz. La limite en fréquence de ce générateur d'onde millimétrique accordable provient de la bande passante du photo-détecteur et la performance en bruit de phase est très proche de la limite théorique d'un multiplicateur de fréquence électronique. Nous discutons aussi de l'utilisation d'un DPS-CFBG dans une cavité laser en anneau avec un amplificateur en semi-conducteur afin de générer un signal laser multi-longueur d'onde reconfigurable avec un espacement spectral aussi faible que 25 GHz.

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Carrier, Julien. "Écriture de réseaux de Bragg par laser femtoseconde à 400 NM." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29736/29736.pdf.

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Abstract:

Les réseaux de Bragg occupent une place importante dans le secteur des composants optiques fibrés. En effet, ils permettent de filtrer et contrôler la lumière qui voyage à travers les réseaux de télécommunication. Ils réalisent cette tâche en réfléchissant une partie du signal autour d’une longueur d’onde appelée longueur d’onde de Bragg. Traditionnellement, leur fabrication se fait par irradiation d’une fibre de silice à un faisceau laser UV. Dans ce cas, l’écriture est limitée à la silice en raison des mécanismes de photosensibilité propre à la matrice de ce verre et qui sont malheureusment nécessaires à l’inscription des réseaux. Dans certains cas, ceci peut être problématique. En effet, pour le développement de sources lasers tout-fibres, une application technologique d’importance, il est d’usage que la cavité soit basée sur une fibre à composition exotique qui ne possèdent pas nécessairement les mêmes mécanismes de photosensibilité que la silice. Le développement récent de sources lasers ultrarapides et ultraintenses présente une solution à ce problème. En effet, en utilisant des impulsions femtosecondes, il est maintenant possible de prendre avantage d’une multitude d’effets non linéaires, qui eux sont universels, afin de générer la photosensibilité souhaitée. À ce jour, la plupart des travaux se sont réalisés grâce à des impulsions de 800 nmen longueur d’onde. Or, il s’avère qu’utiliser une longueur d’onde plus courte comporte certains avantages. Premièrement, ceci permet l’accès à des longueurs d’onde Bragg plus faibles. Ceci pourrait être utile dans le développement de sources lasers émettant dans le visible. Par ailleurs, des impulsions à plus haute énergie génèrent davantage d’effets nonlinéaires ce qui, théoriquement, se traduit pas une plus grande photosensibilité du milieu. Pour ces raisons, une longueur d’onde d’inscription de 400 nm a été choisie pour la réalisation de ces travaux. Par ailleurs, la technique d’écriture par balayage d’un masque de phase a été utilisée pour fabriquer les réseaux. Cette technique, qui n’avait jamais encore été étudiée pour l’écriture femtoseconde à 400 nm, est basée sur l’interférence des deux premiers ordres de diffraction d’un masque de phase. De plus, il est possible de balayer la fibre de façon longitudinale et transversale grâce à une platine de translation et un actuateur piézoélectrique de manière à maximiser la réflectivité du réseau et contrôler ses caractéristiques spectrales. Grâce à ce montage, l’écriture à 1 µm dans une fibre de silice a été optimisée. Dans les conditions de focalisation de notre expérience, il faut, pour d’obtenir un taux d’écriture maximal, que la distance fibre-masque soit entre 1,7 nm et 3 mm, que l’énergie des impulsions soit entre 250 et 400 µJ et que la vitesse de déplacement de la platine soit la plus faible possible (v = 1 mm/min est généralement utilisée). Par ailleurs, nous avons montré que le recuit thermique de réseaux inscrits dans de la fibre de silice non photosensibilisée, hydrogénée et deutérisée résorbent leurs pertes sans pour autant sacrifier leurs performances. Le profil des filaments a également été caractérisé grâce à des mesures de réfractométrie en champ proche. Sans balayage transversal, nous avons constaté que les filaments traversant la fibre était en régime unique. Dans le cas avec balayage à une fréquence de 20 Hz, nous avons montré que la zone de changement d’indice, bien qu’étendue, était non uniforme. Des simulations numériques et des mesures de tensions aux bornes de l’actuateur piézoélectrique, nous a montré que pour assurer l’uniformité, il fallait respecter un rapport fréquence piézoélectrique sur vitesse de déplacement de la platine ne dépassant pas 0,01 avec une fréquence piézoélectrique ne dépassant pas 1 Hz. Finalement, l’uniformité est aussi affecter par l’amplitude de balayage transversale par rapport au rayon de la fibre en raison de l’effet de la courbure de la fibre. Pour éviter une déformation trop importante, il est de mise que ce rapport soit en deçà de 0,1. Un autre aspect des travaux à porter sur l’écriture de réseaux à pas courts pour le visible. En utilisant un masque de phase uniforme de pas Λ = 655 nm, il a été possible d’inscrire un réseau de deuxième ordre à 480 nm. Les pertes importantes causées par la présence de nombreuses bandes d’absorption associées aux centres de couleurs ont été résorbées à un niveau de 8,8 %. Finalement, des contributions aux projets respectifs de mes collègues Vincent Fortin et Jérôme Leclerc-Perron soit le développement d’un laser Raman dans le verre fluoré et celui d’un laser pulsé tout-fibre pour l’infrarouge ont été faites en inscrivant des réseaux pour leur cavité laser.

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Maran, Jean-Noël. "Lasers multi-longueurs d'onde à fibre dopée à l'erbium utilisant un décaleur de fréquence dans la boucle de contre-réaction." Rennes 1, 2004. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012177.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat porte sur l'investigation théorique et sur la réalisation de lasers à fibre optique dopée à l'erbium utilisant un décaleur de fréquence dans la boucle de contre-réaction pour obtenir une émission multi-longueurs d'onde. L'étude concerne, en particulier, trois régimes d'émission : modes déclenchés passifs, modes bloqués actif et continu. Nos travaux de recherche démontrent que la physique de ces régimes est rendue singulière par l'utilisation du décaleur de fréquence dans la cavité. Ces travaux de doctorat ont permis de réliser une source délivrant 17 longueurs d'onde couvrant toute la bande C et émettant en régime continu. En utilisant une méthode novatrice d'écriture de réseaux de Bragg, nous avons été capables d'obtenir une platitude du spectre de sortie meilleure que 3 dB. Cette source a été alors mise à contribution pour la mesure de la dispersion chromatique d'un lien de fibre optique permettant ainsi d'obtenir une méthode de mesure rapide, précise et répétable. Une autre contribution importante de cette thèse de doctorat concerne la proposition, la réalisation et l'investigation théorique d'une source fortement multi-longueur utilisant l'erbium comme milieu de gain et émettant en régime de modes bloqués actif. L'utilisation du décaleur de fréquence et d'un modulateur électro-optique nous a permis d'obtenir une source laser émettant suivant 25 longueurs d'onde en régime de modes bloqués actif simultanément. Le taux de répétition du train d'impulsion délivré par chacune de ces longueurs d'onde était égal à 10 GHz et l'obtention d'un produit ∆V. ∆T proche de la limite théorique dénote la bonne qualité des impulsions. Enfin une investigation numérique de ce type de laser a permis de mettre en lumière un nouveau type de régime d'émission en modes déclenchés. Nous démontrerons que ce régime impulsionnel est dû à une redistribution de l'énergie au sein du spectre et non à une modulation de l'amplitude des pertes de la cavité.

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Blanchet, Thomas. "Influence des radiations (X, gamma, protons et électrons) sur les mesures par réseaux de Bragg à fibres optiques en environnement haute température." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSES045.

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Abstract:

Les capteurs de température à fibres optiques possèdent de nombreux avantages tels que leurs faibles tailles et poids ainsi que leurs immunités à une large bande du spectre électromagnétique. La technologie des réseaux de Bragg inscrits sur fibre optique présente les mêmes avantages et ils sont de plus ultra-rapides, permettant de mesurer la température avec une précision meilleure que 0,5°C. Cependant pour des milieux radiatifs tels que l’espace ou le cœur des réacteurs nucléaires les performances de ces réseaux peuvent être affectés par les radiations ou des effets combinés des radiations et de la température. Dans ce manuscrit nous avons étudié la vulnérabilité de trois types de réseaux de Bragg : les réseaux de type I photo-inscrits avec des lasers continus ou pulsés, les réseaux de type R –Régénération – identiques aux réseaux de type I mais ayant subi un recuit à haute température (> 600°C) et caractérisés par une excellente tenue aux hautes températures (> 1000°C), et les réseaux de type II inscrits avec des lasers femtosecondes connus pour résister aux hautes températures. Même après un recuit à haute température (300°C) les réseaux de type I ne sont pas stables aux radiations. Les réseaux de type R ne sont également pas stables sous radiation à température ambiante alors que pour des températures d’irradiations supérieures à 150°C le réseau présente sous rayons X une incertitude sur la mesure inférieure à 1°C. Enfin après un recuit à haute température les réseaux de type II sont stables sous radiation, avec une erreur sur la mesure de température de moins de 1°C
Optical fiber temperature sensors have numerous advantages such as their small sizes, low weights and their immunity to a large band of the electromagnetic spectrum. The fiber Bragg gratings technology has the same advantages than the other optical sensors and is also characterized with an ultra-fast time response with a temperature accuracy better than 0.5°C. For nuclear environments such as near-Earth space or a nuclear reactor core the radiation – and the temperature – influence the performances of Bragg gratings. In this manuscript, we studied the behaviors of three gratings types: type I gratings are photo-inscribed with continuum or pulsed laser. They cannot resist to temperature higher than 400°C. Type R – Regenerated – gratings are done as type I with a further high-temperature treatment (> 600°C) to create a new grating resistant to temperatures exceeding 1000°C. Type II gratings are inscribed with femtosecond laser and are well-known to have a thermal stability as good as type R gratings. Regarding their responses to radiation and thermal constraints, type I gratings are unstable under radiations even with pre-thermal annealing (300°C). In addition, larger is the dose-rate or the accumulated dose larger the grating degradation is. Type R gratings are unstable under radiations at room temperature. However for the irradiation temperature above 150°C these gratings present an equivalent temperature error due to radiations of less than 1°C. After a thermal treatment at a temperature above 450°C, type II gratings are stable under radiations at room temperature (less than 1°C of radiation induced error)

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Mirshafiei, Mehrdad. "UWB Pulse Shaping Using Fiber Bragg Gratings." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26074/26074.pdf.

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Guillaumond, Didier. "Étude théorique et expérimentale d'une source à fibre optique dopée erbium pour un gyromètre à fibre optique hautes performances." Saint-Etienne, 2000. http://www.theses.fr/2000STET4009.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont pour objet de concevoir, développer et réaliser une source à fibre dopée erbium capable de devenir la source optique de gyromètres a fibres optiques de haute performance (GFO HP). Tout d'abord, nous définissons les propriétés et les besoins des GFO HP de manière à élaborer le cahier des charges de la source recherchée et sa technologie. Ensuite, nous modélisons les sources à fibres dopées erbium pompées à 980nm, en détaillant la résolution numérique utilisée. L'outil de simulation mis en place est à la base de l'étude de dimensionnement de la source susceptible de convenir aux GFO HP. Nous arrivons ainsi à la spécification de la source. Puis, nous nous intéressons à l'étude de chacun des composants à fibre optique de cette source. En particulier, nous présentons de leur conception à leur réalisation, les filtres adaptés développés suivant deux technologies : les couches minces et les réseaux de Bragg. Nous comparons ainsi les performances des premières sources réalisées avec ces deux types de filtres. Nous nous penchons ensuite sur l'étude du comportement thermique des sources à fibres dopées erbium, aussi bien d'un point de vue expérimental que théorique. Ce qui nous permet d'atteindre la stabilité thermique de la longueur d'onde moyenne de la source sans dégrader les autres performances. Dans un souci de faisabilité industrielle, nous présentons les différentes maquettes jusqu'à la réalisation de la source optimisée et industrialisable.

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Baskiotis, Catherine. "Modélisations, réalisations et évaluations de fibres de Bragg à grande aire effective." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10192/document.

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Abstract:

Fondées sur des concepts théoriques plus complexes que les fibres optiques conventionnelles et d’une fabrication plus difficile, les fibres de Bragg en sont, plus de quarante ans après leur première proposition théorique, encore à leurs débuts. Le potentiel que leur confère leur mécanisme de guidage (dit « par bandes interdites photoniques ») reste, en grande partie, inexploré.Cette étude porte sur l’examen des performances des fibres de Bragg destinées au transport de fortes puissances. Pour cette application, la problématique est de concevoir une fibre permettant d’atteindre la plus grande Aire Effective possible pour son mode fondamental, tout en assurant une composition unimodale du faisceau de sortie. L’étude a été réalisée aussi bien d’un point de vue théorique, analytique, numérique qu’expérimental. Un modèle analytique permettant la modélisation des fibres de Bragg à grande Aire Effective et faibles contrastes d’indice lorsqu’elles sont exemptes de toute perturbation a tout d’abord été mis au point. Puis, le cas de l’application de macro-courbures sur les fibres de Bragg a été numériquement étudié. Enfin, le comportement des fibres de Bragg en la présence de micro-courbures a été expérimentalement analysé. Les performances des fibres de Bragg sont comparées à celles du profil de fibre le plus simple qui puisse exister : le profil saut d’indice. Les résultats numériques indiquent de meilleures performances pour les fibres de Bragg par rapport à cette solution lorsqu’elles sont exemptes de toute perturbation ou sujettes à des macro-courbures. Les premiers résultats indiquent que les sensibilités aux micro-courbures des deux types de fibre sont comparables
Forty years after their first theoretical proposal, Bragg fibers are still in their infancy. Indeed, Bragg fibers are based on more complex theoretical concepts than conventional optical fibers and are more difficult to realize. Their potential due to their particular guiding mechanism (known as photonic bandgap) remains still largely unexplored. This study analyzes the performances of Bragg fibers for high-power delivery. For this application, the target is to design a fiber that reaches the largest possible Effective Area for the fundamental core-mode, while ensuring a single-moded output beam. The study was performed theoretically, analytically, numerically as well as experimentally. An analytical model for predicting the properties of Bragg fibers with large Effective Area and low-index contrast when they are no subjected to any perturbations has been first developed. Then, the case of the application of macro-bendings on the Bragg fiber has been studied numerically. Finally, the behavior of Bragg fiber in the presence of micro-bending has been experimentally investigated. Bragg fibers are compared to the simplest fiber profile that may exist: step index profile. The numerical results show better performances in the case of Bragg fibers when they are free from any perturbations or subjected to macro-bending. First results indicate that the sensitivities to micro-bending of the two types of fiber are comparable

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Ginestar, Stéphane. "Réalisation et caractérisation d’un laser DFB bi-mode pour applications radio sur fibre." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10092/document.

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Abstract:

La génération de signaux microondes, millimétriques, voire THz par voie optique est actuellement une solution technique privilégiée pour la réalisation de systèmes de (télé)communications mobiles haut débit mais encore, les réseaux de distribution d'oscillateurs locaux et de signaux d'observation ou de radar intrasatellitaires, la distribution de signaux vidéo, la communication automobile, les systèmes de visualisation THz pour la sécurité, etc… Nous reportons ici la réalisation et la caractérisation d'une source optique ultra-compacte en matériau semiconducteur permettant de générer deux modes optiques séparés de la fréquence que l'on désire créer au niveau de la photodétection. Cette source prend la forme d'un laser DFB bi-longueur d'onde émettant dans la gamme de longueurs d'onde autour de 1,55µm. Le composant a été fabriqué chez Alcatel-Thales III-VLab à partir d'une technologie propriétaire de laser DFB et dans le cade du projet Européen IPHOBAC. Différents objectifs avaient été fixés pour ce composant: accordabilité de l'écartement intermodal jusque 300 GHz, largeur de raie de l'ordre du MHz et divergence dans le plan horizontal et vertical de 10°. Le premier objectif a été atteint par la réalisation de deux lasers DFB dont l'écart de pas de réseau est différent de 0,3nm et par la variation des courants d'injection de chaque section. Le second a été globalement atteint par l'utilisation d'une structure active à puits quantiques, une nouvelle version du composant utilisant des boites quantiques devrait remplir complètement cet objectif. Le dernier objectif a été partiellement atteint par la conception et l'adjonction d'un adaptateur de mode en sortie de composant, la divergence obtenue est de 10°x17° (HxV). Dans le plan vertical, les 10° de divergence n'ont pas pu être obtenus principalement à cause de la structure du composant et des limitations que l'on s'était imposées sur la longueur totale de celui-ci
Generation of microwave, millimetre-wave even THz signals by optical means is currently a favoured technique for a lot of system applications such as: high bit-rate wireless telecommunications, local oscillator or radar signal distribution within satellites, video signal distribution, automotive communications, THz security systems, etc… We report here the fabrication and the characterization of an ultra-compact optical source made of semiconductor material. It allows generating two optical modes that are separated by the frequency that is requested at the photodetector level. This source is composed of two DFB lasers constituting a dual-mode laser emitting in the 1.55µm wavelength range. The device has been fabricated at Alcatel-Thales III-VLab using a proprietary DFB technology and the work has been supported under the "IPHOBAC" European project. Several targets were fixed for this device: tunability of intermodal spacing up to 300GHz, optical linewidth close to the MHz as well as horizontal and vertical divergences around 10°. The first goal has been achieved by using two DFB structures with a 0.3nm difference in the grating pitch and tuning the drive current of each section. The second goal has been globally achieved by using a quantum well based active layer. A new version including quantum dot based active layer should answer positively to this target. Last objective was partially obtained by the design and the integration of a spot size converter. The divergence has been measured as 10°x17° (HxV). Concerning the vertical divergence, the target of 10° was not obtained mainly linked to the device structure and the limitations we fixed on the overall length of the device

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Maguis, Séverine. "Biocapteurs à fibres optiques fondés sur les réseaux de Bragg en angle fonctionnalisés." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2008. http://www.theses.fr/2008ECDL0031.

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Abstract:

Ces travaux s'inscrivent dans un projet de développement de solutions alternatives simples à mettre en oeuvre destinées à la détection in situ de molécules dans les milieux aqueux. Aussi cette étude vise-t-elle à concevoir un modèle de Capteur à Fibres Optiques biosélectif fondé sur la technologie des réseaux de Bragg en angle, dits aussi réseaux blazés, composants « tout fibre » sensibles aux variations d'indice de réfraction du milieu qui les entoure. Ce type de réfractomètre devient potentiellement sensible vis-à-vis d'une unique molécule cible si la surface du substrat de silice que constitue la fibre optique est biofonctionnalisée, ce qui consiste à greffer, en surface du capteur, un biofilm conçu pour réagir de manière sélective. L'accrochage de la molécule cible sur le biofilm se traduit alors par des variations d'épaisseur et/ou d'indice du film qui se répercutent sur la réponse spectrale du réseau blazé. La partie sensible d'un tel réfractomètre intègre donc deux fonctions transductrices complémentaires : d'une part le biofilm permettant la détection sélective de la molécule cible en codant l'évènement sous forme d'une variation physique de la couche sensible, et d'autre part le réseau blazé transformant cette variation d'épaisseur / indice en une modi cation du spectre lumineux qu'il transmet. Le couple BSA (albumine de sérum bovin) / anti-BSA a servi de modèle pour la mise au point de tels biocapteurs. L'implémentation dune méthode de mesure de l'indice de réfraction rapide a contribué à l'amélioration des performances en termes de détection de molécules cibles à très faibles concentrations (10 -5 voire 10 -6 g/L). Aussi les résultats obtenus rendent-ils prometteur l'usage de la réfractométrie à réseau de Bragg en angle dans la réalisation de biocapteurs : ces travaux ont démontré que cette technique permet de suivre, en temps réel et sans usage de marqueurs, les interactions se déroulant en surface de la gaine optique. Leur poursuite pourrait permettre de mettre au point de nouvelles techniques de détection des polluants dans les milieux aquatiques
The purpose of this research work is to investigate the possibility of using tilted fiber Bragg grating technology to provide an alternative solution for molecular detection in aqueous solutions, suitable for in situ measurements and simpler to use than conventional monitoring instruments. As a tilted ber Bragg grating is sensitive to any change in the refractive index of the medium surrounding the cladding, this refractometer can be used as a transducer for biosensing applications if the silica ber surface is biofunctionalized. One of the great challenges to be met in the preparation of biosensors is the strategy for immobilization of the biospeci c molecule onto the transducer. The binding of the target molecule to the immobilized probe results in changes in the thickness and/or the refractive index of the biofilm, which modulates the spectral response of the grating. The sensitive area of the refractometer combines two complementary functions: on the one hand, the biospeci c biofilm enables one to detect the target molecule by converting binding events into physical changes of the sensitive layer; on the other hand, the tilted ber Bragg grating translates this thickness / refractive index modi cation into a spectral modulation. Bovine serum albumin (BSA) and anti-BSA are used to assess the performances of the tilted- ber-Bragg- grating-based biosensors. The implementation of a fast measurement technique has contributed to improve the performances of the detection process for low concentrations of target molecules in solution (10 -5 voire 10 -6 g/L). Therefore, the early results seem promising and could provide a conceptual basis for future research: it hbeen demonstrated that a label-free biosensor based on a tilted ber Bragg grating is able to follow, in real 2. Time, biological interactions taking place at the surface of the sensitive bio lm. Therefore, this study provides a base for future work regarding, for instance, water pollution monitoring

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Mulle, Matthieu. "Eprouvettes technologiques instrumentées à cœur par réseau de Bragg pour l'analyse du matériau composite dans la structure." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30242.

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Abstract:

La recherche du meilleur compromis performance –coût dans la conception puis l'exploitation des structures en matériau composite est un enjeu industriel majeur. Il nécessite le développement de méthodologies permettant l'analyse du matériau au sein même de la structure. Pour répondre à cet objectif, les travaux de cette thèse mettent à profit la capacité des composites d'être instrumentés à cœur. Cette opportunité est exploitée sur des éprouvettes dites technologiques, c'est-à-dire représentatives de singularités conceptuelles. Les capteurs fibre optique à réseau de Bragg (RB) ont été choisis pour contribuer à l'analyse du matériau (Hexply M21 T700 GC) au sein de la structure sur toute sa plage de vie. Une partie des travaux porte sur l'aspect technologique du capteur RB, son intégration dans les composites, sa tenue aux conditions sévères d'élaboration et l'analyse de l'information qu'il délivre lorsqu'il est placé au cœur du matériau. La première analyse concerne le suivi de fabrication des éprouvettes en autoclave. Les RB nous renseignent sur l'évolution continuée des déformations résiduelles de cuisson au sein du matériau. Ils permettent ensuite une analyse thermoélastique des structures polymérisées. Enfin, les éprouvettes technologiques instrumentées sont soumises à divers essais de flexion. Ceux-ci sont accompagnés de mesures de champs par stéréo corrélation d'images numériques afin d'acquérir une information globale en surface. Un dialogue essai-calcul est établi. L'ensemble de ces études contribue à l'identification des propriétés du matériau et leurs variabilités, en soulignant l'importance de la connaissance de l'état initial et des effets de structure.

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Morana, Adriana. "Gamma-rays and neutrons effects on optical fibers and Bragg gratings for temperature sensors." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064993.

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Abstract:

The nuclear industry shows an increasing interest in the fiber optic technology for both data communication and sensing applications in nuclear plants. The optical fibers offer several advantages and the sensors based on this technology do not need any electrical power at the sensing point, they have a quick response and they can be easily multiplexed: in the case of a temperature sensor, several thermocouples can be substituted by a single fiber, resulting in a decrease of the waste material. The fission reactors are a very harsh environment: it is characterized by the highest dose of gamma-rays, of the order of magnitude of GGy, besides a high flux of neutrons and high operating temperature (300°C for the current reactors, known as generation III). This work has been carried out in collaboration with AREVA, a French industrial conglomerate active in the energy domain, with the aim of realizing a temperature sensor resistant to the environment of nuclear reactor of generation IV, in particular a Sodium-cooled Fast Reactor. The currently used technology, the thermocouples, presents a drift of the measurement due to irradiation, that needs a calibration, and a long response time on the order of seconds. In order to remove the drift, to reduce the response time and to increase the precision, a Fiber Bragg Grating temperature sensor was chosen, in regard to all the advantages of the optical fibers. To understand the behavior of such system in a harsh environment, as the nuclear reactor core, we used an experimental approach based on complementary techniques such as radiation-induced attenuation, photoluminescence, electron paramagnetic resonance and Raman spectroscopies

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Brilland, Laurent. "Étude et réalisation de réseaux de Bragg inscrits dans une fibre optique monomode pour une fonction d'égalisation du gain des amplificateurs à fibre dopée." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-504.pdf.

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Abstract:

Le sujet du mémoire s'inscrit dans le domaine des télécommunications par fibres optiques. Il porte sur l'étude et la réalisation de réseaux de Bragg en tant que filtres égalisateurs de la bande de gain des amplificateurs à fibre dopée à l'erbium. Dans la technique de multiplexage en longueur d'onde (wdm), l'uniformisation du gain des amplificateurs garantit un rapport signal à bruit optimal de l'ensemble des signaux portés par différentes porteuses. Le taux d'erreurs binaires s'en trouve alors amelioré, ce qui permet d'augmenter la distance de propagation des signaux. La solution que nous avons adoptée pour aplanir le gain des amplificateurs consiste à réaliser des filtres égalisateurs de gain à base de réseaux de Bragg. Nous présentons d'abord les modèles théoriques aboutissant à la présentation de leurs réponses spectrales. En raison de leurs caractéristiques spectrales, deux types de réseaux de Bragg se distinguent : les réseaux à pas longs et les réseaux à traits inclinés
Un effort de modélisation nous a conduit à réaliser des fibres à structures d'indice particulières dans lesquelles nous avons inscrit des réseaux à pas longs mieux adaptés à la fonction d'égalisation. Les deux techniques d'inscription (photoinscription et déformation locale) sont analysées. Nous présentons un travail théorique et expérimental sur les caractéristiques spectrales des réseaux à traits inclinés photoinscrits dans une fibre à gaine photosensible. La stabilisation thermique de ces composants par un dispositif passif a été également effectuée. Une courbe de gain d'amplificateur à fibre dopée à l'erbium rendu uniforme par des réseaux à traits inclinés est présentée

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Kéfélian, Fabien. "Corrélation du bruit de phase de lasers à réseau de Bragg par injection optique : Application à la génération et au transport sur fibre de signaux radiofréquence." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011613.

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Abstract:

Le mélange de deux faisceaux laser sur un photo-détecteur permet de générer un signal radiofréquence jusqu'au THz. Par corrélation des deux sources optiques, le signal obtenu peut acquérir la pureté spectrale requise pour les réseaux de communications radio sur fibre. Notre travail porte sur la méthode de corrélation par accrochage optique sur un peigne de fréquences. L'injection optique permet de transférer le bruit de phase d'un laser maître, pris comme référence, à un laser esclave. En utilisant deux harmoniques d'un laser modulé en fréquence comme sources distinctes d'injection, les bruits de phase des deux lasers esclaves sont corrélés et la différence de fréquences est multiple de la fréquence primaire. Nous avons réalisé une étude théorique générale de l'injection dans les lasers semi-conducteur à cavité complexe, en particulier les lasers DFB, en mettant notamment en évidence l'asymétrie géométrique du bruit. Nous avons relié théoriquement le degré de corrélation entre les deux lasers aux paramètres d'injection et au bruit de phase. L'expression a été confirmée par des mesures sur le contraste de franges d'interférences et le spectre du photo-courant hétérodyne. Ces battements temporels ont été mis en regard avec l'optique de Fourier et le speckle. Nous avons étudié la pureté spectrale du battement et établi les limites fondamentales de cette technique en fonction de la qualité de l'oscillateur primaire, des propriétés spectrales des lasers, des paramètres d'injection et de transport sur fibre. Les mesures de bruit de phase sur le signal généré expérimentalement, pour différentes conditions d'injection, sont en très bon accord avec les expressions analytiques.

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Tang, Mincheng. "Etude du comportement dynamique des sources laser ultrarapides à base de fibres actives fortement dispersives." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR117/document.

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Abstract:

Les lasers ultra-rapides fibrés sont aujourd’hui incontournables dans de nombreuses applications industrielles et scientifiques du fait de leur stabilité, de leur compacité et des hautes puissances disponibles. Les performances actuelles, rendues accessibles par le développement de fibres à larges aires modales et le concept d’amplification à dérive de fréquence, sont toutefois complexes à mettre oeuvre et limitées par l’utilisation de composants massifs pour les étapes de compression et d’étirement des impulsions. Ces travaux de thèse, à la fois expérimentaux et numériques, avaient pour objectif d’explorer des régimes dynamiques originaux basés sur l’utilisation de fibres actives spécifiques combinant large aire modale et propriétés dispersives adéquates pour la génération d’impulsions ultra-courtes de haute énergie. Les études numériques ont ainsi permis de montrer que des régimes impulsionnels à haute dispersion normale pouvaient être atteints en exploitant les phénomènes de résonnance et de couplage de modes dans des fibres de Bragg ou à profil en W. L’étude de l’influence des paramètres de la cavité laser sur le mécanisme de verrouillage de modes a permis d’identifier des configurations attractives pour la montée en puissance. La mise en oeuvre expérimentale de ces concepts a notamment permis le développement d’une source laser à soliton dissipatif produisant des impulsions énergétiques (38 nJ, 700 fs après compression) à des longueurs d’ondes autour de 1560 nm, record pour ce type d’oscillateur. La réalisation expérimentale de sources ultra-rapides basées sur des fibres actives spécifiques combinées au phénomène de couplage de mode ont permis d’identifier les potentialités et limitations de ces architectures originales à fortes dispersions totales pour la montée en énergie
Ultrafast fiber lasers represent today a ubiquitous technology in various industrial and research applications thanks to their inherent advantages such as compactness, stability and high power. The best performances to date, mostly relying on large mode area fibers and chirped pulse amplification, however require complex experimental developments and are limited by the use of bulk components for pulse stretching and compression. The experimental and numerical work presented in this PhD thesis aimed at exploring original dynamical regimes based on specific active fibers combining large mode area and high dispersions for the generation of high-energy ultra-short pulses. The numerical studies then showed that pulsed regimes with high normal dispersions could be reached by exploiting resonance and mode-coupling phenomena in Bragg or W-type fibers. Studying the influence of the cavity parameters on mode-locking mechanisms allowed to target attractive configurations for energy scaling. The experimental implementation of this concept allowed the development of a dissipative soliton source delivering record high-energy chirped pulses (38 nJ, 700 fs after compression) at 1560 nm. The realization of ultrafast sources based on specific active fibers combined to mode-coupling phenomena then brought the possibility to identify the potentiality and limitations of these particular architectures with high dispersions for energy scaling

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Brochu, Guillaume. "Lasers à fibre Fabry-Perot distribués multilongueurs d'onde : modélisation, fabrication et caractérisation." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27585/27585.pdf.

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Abboud, Rita. "Méthode de mesure sans contact de la température intégrée au rotor d’une machine électrique tournante au moyen d’une fibre optique à réseaux de Bragg." Thesis, Compiègne, 2021. http://www.theses.fr/2021COMP2645.

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Abstract:

Dans le domaine des systèmes de transport, des problèmes de chauffage apparaissent avec l'augmentation de la température dans différents types de machines électriques. Dans la conception classique des machines électriques, l'analyse thermique doit être prise en compte dans la conception initiale, le contrôle et la surveillance des machines électriques. La mesure de la température locale, en particulier dans le rotor, est importante pour plusieurs raisons telles que l'extension de la durée de vie des composants de la machine électrique et la localisation des points chauds à l'intérieur de la machine, ce qui permet de développer des systèmes de refroidissement appropriés et de protéger la machine. De nombreuses approches pour la mesure de la température peuvent être utilisées telles que les thermocouples, les thermistances, les capteurs infrarouges ou les caméras infrarouges. Cette thèse présente une technique sans contact qui mesure la température du rotor d'une machine tournante en utilisant un capteur à réseaux de Bragg (FBGs). La surveillance de la température locale, en particulier à l'intérieur du rotor, est importante afin de détecter le vieillissement thermique précoce de la machine. Les points chauds dans les parties rotatives peuvent être localisés en utilisant cette technique. L'originalité principale du travail proposé est de mesurer des températures élevées (70°C) avec une vitesse de rotation élevée (860 RPM) des machines tournantes et surtout d'intégrer le capteur FBG dans un rotor électrique de véhicules à petite échelle géométrique. La réponse du capteur FBG a été simulée en utilisant la méthode de la matrice de transfert (TMM). Ensuite, le FBG a été calibré en utilisant un four de chauffage fabriqué dans notre laboratoire et la température a été modifiée de 20 °C à 70 °C. Une machine rotative avec un FBG intégré a ensuite été conçue et fabriquée. La température du rotor a été modifiée pendant la rotation de la machine. Les décalages de longueur d'onde dus aux variations de température ont été mesurés expérimentalement jusqu'à 860 RPM. Une sensibilité à la température de 4.7 pm/°C a été atteinte expérimentalement. La capacité de ce capteur à surveiller les variations de température du rotor en temps réel a été validée expérimentalement
In the transportation system domain, heating problems appear with the temperature increase in different types of electrical machines. In the classical design of electrical machines, thermal analysis should be considered in the initial design, control and monitoring of electrical machines. The measurement of local temperature especially in the rotor is important for several reasons such as extending the lifetime of the electrical machine components, and localizing the hot spots inside the machine which allows the development of appropriate cooling systems and protects the machine. Numerous approaches for temperature measurement can be used such as thermocouples, thermistors, infrared sensors or infra-red cameras. This thesis presents a non-contact technique that measures the temperature of the rotor of a small machine using Fiber Bragg Gratings (FBGs) sensor. Monitoring local temperature especially inside the rotor is important in order to detect early thermal aging of the machine. Hot spot in the rotating parts can be localized by using this technique. The main originality of the proposed work is measuring high temperatures (70°C) with high speed of rotation (860 RPM) of rotating machines and most importantly integrating the FBG sensor into a geometrically small scale electrical rotor of vehicles. The FBG sensor response has been simulated using Transfer matrix method (TMM). After that, the FBG has been calibrated from 20 °C to 70 °C using a heating furnace fabricated at our laboratory. A small rotating machine with embedded FBG has then been designed and fabricated. The temperature of the rotor has been changed while rotating the machine and wavelength shifts due to temperature variations have been experimentally measured up to 860 RPM. A temperature sensitivity of 4.7 pm/°C have been experimentally reached. The ability of this sensor to monitor real time temperature variations of the rotor has been experimentally validated

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Gouin, Samuel. "Cavités laser de haute puissance sans épissure." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/31752.

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Abstract:

Dans un contexte économique florissant, le développement des lasers à fibre de haute puissance permet de rendre cette technologie accessible et utile dans plusieurs domaines. Les manufacturiers de lasers doivent sans cesse trouver des méthodes pour améliorer les performances, la fiabilité et la productivité de leurs systèmes afin d’occuper une part importante du marché. L’inscription de réseaux de Bragg fibrés (FBG) dans un segment ininterrompu de fibre de gain permet de faire une cavité laser sans épissure, rendant une telle cavité plus robuste, plus rapide à réaliser et lui conférant une efficacité laser supérieure. Les expériences effectuées ont permis de démontrer qu’il est possible d’inscrire des FBG dans une fibre dopée à l’ytterbium d’une réflectivité assez grande et de pertes par échauffement suffisamment faibles pour assembler une cavité laser émettant une puissance de 538 W avec une efficacité de 77%, la puissance maximale étant limitée par la puissance de pompe disponible. Malgré tout, on trouve par extrapolation que les FBG peuvent avoir un échauffement assez faible pour supporter une émission laser de 1030 W. Par ailleurs, les différentes cavités lasers réalisées ont montré qu’il est difficile de faire une cavité sans épissure en fibre de haute luminosité puisque le filtrage modal par injection ne peut être utilisé. Toutefois, il est possible de faire une cavité laser monomode avec une fibre à large aire modale et le pompage en contra-propagation permet d’atteindre une efficacité laser très élevée de 77% (78% à basse puissance). Les simulations numériques ont permis de comprendre que la distribution de puissance dans la cavité laser génère un échauffement inégal des FBG, rendant nécessaire de prendre des considérations supplémentaires pour éviter le décalage spectral entre les FBG. Néanmoins, le projet a su montrer qu’il est envisageable de commercialiser un laser sans épissure émettant 1 kW dans un avenir rapproché et que la technologie en place permettrait une telle réalisation.
In a rapidly growing market, high power fiber laser development is key in making this technology available to a large number of industries. Laser manufacturers must constantly develop new methods to upgrade lasers performances and reliability if they want to keep a significant market share. Fiber Bragg gratings (FBG) inscription in a continuous doped fiber segment allows the possibility for a splice less laser cavity, such a laser cavity being more reliable, fasterto build and granting higher laser efficiencies.The experiments demonstrated the feasibility of FBG inscription in an ytterbium doped fiber with a sufficient reflectivity and low enough heating losses to withstand an emission power of 538 W with 77% laser efficiency, the maximum power being currently limited by the available pump power. By extrapolating the data, it is found that the gratings have a low enough heating slope to support a laser emission of 1030 W. The different laser cavities assembled showed that it is very difficult to make a splice less single mode laser cavity in a high brightness fiber, because the injection mode filtering technique cannot be used. However, it has been shown that by using a large mode area fiber (LMA), a splice less single mode laser cavity can be made and that counter-pumping yields the best efficiency. Numerical simulations allowed us to understand that the power distribution inside of the laser creates an uneven heating between the FBG, making extra considerations mandatory to avoid spectral shift between the gratings. The project has shown that it is conceivable to commercialise a splice less laser emitting 1 kW in a near future and that the current available technology would allow such a realisation.

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Ali, Alvarez Shamyr Sadat. "Capteurs de corrosion à fibre optique pour la surveillance répartie d’ouvrages en béton armé." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI042.

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Abstract:

La corrosion des armatures de renforcement des structures en béton représente un enjeu socio-économique majeur. Sa détection et le suivi de son évolution constituent un défi pour la recherche appliquée. Les techniques standards non destructives de détection de corrosion mettent en œuvre des procédés indirects tels la mesure d’impédance, de potentiels, ou par ultrasons. Leurs capacités d’auscultation sont limitées dans l’espace (notamment en profondeur), leur coût reste élevé dans un contexte de maintenance périodique et elles conduisent à des paramètres d’interprétation complexe. Des progrès sont nécessaires dans la détection et l’analyse fiable de la progression des processus de corrosion. Dans ce travail, nous présentons une nouvelle méthode pour détecter la corrosion et le suivi de son évolution, basée sur l’observation directe des changements intervenant à l’interface fer-béton par Capteur à Fibre Optique (CFO). L'attaque par corrosion de la surface de l'armature dépend de plusieurs paramètres électrochimiques (température, pH, carbonatation, présence de chlorures, contamination biologique, etc.). Deux comportements mécaniques à l'interface fer-béton sont distingués. Dans le premier cas (carbonatation), le produit d'oxydation du métal reste à l'interface et augmente la pression interne, pouvant conduire à la fissuration de la couche de béton extérieure. Dans le second cas (piqures), les ions métalliques sont évacués hors de la structure avec comme conséquence une réduction de section des barres d'armature (affaiblissement du renforcement). Un CFO innovant est proposé dans le but de localiser et quantifier les deux types de corrosion précités. Le principe consiste à observer l’impact direct de la corrosion sur l’état de déformation d’une fibre optique préalablement précontrainte par construction. Deux procédés métrologiques sont étudiés : Bragg et réflectométrie fréquentielle (Optical Frequency-Domain Reflectometry - OFDR). Des tests de corrosion accélérée montrent la faisabilité du procédé. Une procédure de fabrication simplifiée et à coût optimisé est proposée pour la surveillance in situ et répartie des structures de génie civil, dans une perspective future de maintenance conditionnée
Corrosion of reinforced bars (rebars) in concrete structures remains a major issue in civil engineering works, being its detection and evolution a challenge for the applied research. Usual non-destructive corrosion detection methods involve impedance, potential or ultra-sonic indirect measurements of complex interpretation. Besides, they are restricted to near-surface examinations and the maintenance cost is still high (scheduled maintenance). Many efforts remain to be done to survey the onset and progression of corrosion processes in a reliable way. In this work, we present a new methodology to detect the onset of corrosion and to monitor its evolution, based on the direct observation of rebar–concrete interface changes by the use of an Optical Fiber Sensor (OFS). The corrosion attack over rebar surface depends on several physical, chemical and electrochemical parameters (temperature, pH, presence of chlorides/CO2, biological contamination, etc.). Two types of mechanical behavior and described. In the first case (carbonation), metal oxidation products stay at the interface and increase internal pressure, potentially leading to a crack of the external concrete layer. In the second case (pitting), metal ions are evacuated out of the structure, leading to a reduction of the rebar section (structural weakness). An innovative sensor design is proposed with the purpose of localizing and quantifying the amount of both corrosion types. The basic principle consists in measuring the impact of corrosion over the state of strain of a prestressed optical fiber. Two metrological techniques are used: Fiber Bragg Grating (FBG) and Optical Frequency-Domain Reflectometry (OFDR). Accelerated corrosion tests were performed in electrolytic solutions for both kinds of corrosion types (pitting and carbonation) and provide a proof-of-concept for the technique. A low-cost, simplified manufacturing procedure is proposed with the aim to provide distributed and in situ Structural Health Monitoring (SHM), suitable for future Condition-Based Maintenance (CBM) of civil engineering concrete structures

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Mechin, David. "Etude et réalisation de multiplexeurs insertion-extraction à réseaux de Bragg." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00287814.

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Abstract:

L'apparition des dernières applications de l'internet à haut débit engendre une augmentation importante des échanges d'informations à travers le monde. Pour éviter une saturation inexorable du réseau de télécommunications, les liaisons par fibre optique avec multiplexage en longueur d'onde (DWDM) se généralisent pour permettre la transmission de données avec un débit actuel maximum de 1Tbit/s. L'aiguillage en longueur d'onde des signaux entre les différentes boucles de ce type de réseau est réalisé à l'aide de Multiplexeurs Insertion- Extraction (MIE). Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de deux MIE réalisés par photoinscription de réseaux de Bragg (=filtres sélectifs en longueur d'onde photoinscrits par un champ d'interférence de lumière laser UV) dans des guides optiques à coeur dopé en germanium. Le premier MIE étudié lors de cette thèse est réalisé sur la base d'un coupleur directif en optique intégrée SiO2/Si dans la zone de couplage duquel deux réseaux de Bragg ont été photoinscrits. Le travail a consisté à améliorer à la fois la fabrication des guides optiques (diminution de leur biréfringence) ainsi que leur photoinscription (meilleure apodisation de la réponse spectrale du spectre réfléchi). La conception et la réalisation de premiers prototypes permettant l'extraction de canaux espacés de 200 GHz ont alors pu être effectuées. La deuxième étude se concentre, quant à elle, sur l'optimisation d'un MIE plus mature basé sur un interféromètre de Mach-Zehnder à réseaux de Bragg réalisé en fibre bicoeur. L'influence néfaste du déphasage engendré par les réseaux de Bragg sur la réponse spectrale de l'interféromètre a été discutée et minimisée. La reconstruction de la dispersion chromatique de ces réseaux via la réponse spectrale de l'interféromètre a aussi été étudiée. Des composants industrialisables pour réseaux d'espacements intercanaux de 100 GHz et 50 GHz ont alors pu être réalisés.

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Fernandez, Fernandez Alberto. "Photonics for nuclear environments from radiation effects to applications in sensing and data-communication." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2006. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210843.

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Congar, Antoine. "Affinement spectral et bruit d'intensité de sources cohérentes de lumière à base de diodes laser en nitrure de gallium émettant dans le bleu." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S054.

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Abstract:

Par l'étude du bruit relatif d'intensité (RIN) dans des diodes lasers (DL) en nitrure de gallium à émission par la tranche, nous mettons en évidence la corrélation entre la dynamique du RIN et la structure spectrale, fortement impactée par le phénomène de mode clustering. Cette étude est interprétée grâce à un modèle analytique. Suit une étude de DL InGaN monomode longitudinale émettant autour de 420 nm. La sélection spectrale est obtenue par inscription d'un réseau de Bragg apériodique d'ordre élevé. L'originalité de cette approche tient dans l'utilisation d'une technique de lithographie standard (résolution ≃1 µm), là où la majorité des résultats dans le domaine sont obtenus par lithographie e-beam de haute résolution. Le relâchement de cette contrainte ouvre la voie pour la production de composants monomodes à faible coût. L'adaptation vers 420 nm de la technique de gravure d'un réseau apériodique, principalement employée aux longueurs d'onde télécom, est obtenue par la modélisation numérique du réseau. Des structures monomodes sont caractérisées sous pompage optique démontrant la faisabilité de la technique. Un dernier volet de ce travail concerne l'affinement spectral d'une diode InGaN par l'utilisation d'un réseau de Bragg fibré, à 400 nm, développé dans le cadre de cette thèse. Cette configuration permet d'obtenir une émission monofréquence (taux de suppression des modes latéraux supérieure à 40 dB) avec une puissance de sortie d'une cinquantaine de mW et une largeur de raie inférieure à 2,4 MHz
Studying relative intensity noise (RIN) of gallium nitride edge emitting laser diodes, the strong correlation between noise dynamics and spectral behavior impacted by mode clustering is highlighted. An analytical model is used to explain experimental results. Then we study single-longitudinal-mode laser diode (LD) emitting around 420 nm. Spectral filtering is achieved using high order aperiodic Bragg grating. A novel approach, involving standard lithography technique with a resolution close to the micron, is proposed unlike most of works of the domain using high resolution e-beam lithography. Release of the resolution constraint paves the way for mass production of low-cost single-mode diode laser devices. Aperiodic grating, mostly used in the telecom range, is designed to 420 nm diode laser using numerical modelling. First single-mode structures are fabricated at EPFL. Measurements of optically pumped devices prove the feasibility of the technique. In the third work we study spectral narrowing of InGaN LD by means of external cavity. Feedback is provided by a specially designed 400 nm Bragg grating optically written on a single-mode fiber. Using that setup, we obtain single-frequency emission with more than 40 dB side-mode suppression ratio, about 50 mW optical power and less than 2.4 MHz linewidth

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Nezih, Belhadj. "Modélisation vectorielle de la biréfringence photoinduite observée dans les réseaux photoinscrits." Master's thesis, Université Laval, 2008. http://hdl.handle.net/20.500.11794/20271.

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Abstract:

L'omniprésence de la biréfringence photoinduite dans les réseaux optiques photoinscrits, présente un défi important pour l'ingéniosité du procédé de fabrication de ce type de composants. Des études précédentes ont identifié trois contributions à la biréfringence photoinduite dans les réseaux : le stress photoinduit causé par la densification de la structure du verre dans le coeur photosensible de la fibre, l'anisotropie causée par l'excitation préférentielle des défauts d'oxygènes dans la matrice du verre et la biréfringence de forme causée par l'asymétrie du profil du changement d'indice dans le plan transverse. Dans l'objectif de contribuer aux travaux qui visent à remédier à la biréfringence photoinduite, nous nous proposons dans la première partie de cette thèse, de la caractériser et de quantifier les différents facteurs qui y contribuent. Nous calculerons la biréfringence de forme dans différents types de fibres à l'aide d'une méthode vectorielle d'éléments finis d'ordre élevé. Nous évaluerons la biréfringence causée par le stress photoinduit en mettant en évidence, à travers une mesure tomographique, l'asymétrie de la distribution de stress et l'anisotropie d'indice dans la fibre irradiée. Nous en déduirons par la suite la valeur de la contribution de ce type de biréfringence à la biréfringence photoinduite totale. Vu la nature vectorielle de l'onde dans les réseaux biréfringents, il est important de se procurer un outil numérique pour l'analyse et la prédiction de la propagation de l'onde vectorielle dans les réseaux optiques. Ainsi, nous nous proposons dans la deuxième partie de cette thèse, de développer un outil de calcul pouvant décrire l'évolution de la polarisation dans les structures périodiques en tenant compte de la propagation bidirectionnelle de l'onde et de la rotation des axes propres de polarisation dans les régions illuminées et non illuminées du réseau.

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Bulot, Patrick. "Étude et réalisation sur tour de fibrage de capteurs à fibre optique pour environnements extrêmes." Thesis, Lille, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R018.

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Abstract:

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
The Ph.D. work focuses on the realisation of optical fibre sensors protected by a high-temperature resistant coating. The aim application temperature is above 350 °C. One part of the work is done on a fibre draw tower to improve the mechanical reliability of these compact sensors.The first part of the presented work focuses on the microstructural study of point-by-point fibre Bragg gratings. These gratings are inscribed in the optical fibre core with a femtosecond laser. The analysis by transmission electronic microscopy shows germanium chemical gradient near the periodic modifications. This gradient could partially explain the spectral evolutions of these sensors at 1000 °C.The second study shows the performances of zirconia nanoparticle-doped optical fibres for distributed sensing at 800 °C by Optical Frequency Domain Reflectometry. These fibres have a better stability of temperature measurement than conventional fibres for optical telecommunication.The third study is related to the mechanical protection of optical fibres by a high-temperature resistant coating. For the first time, a silicone coating with fillers is studied like a coating for optical fibre. The coating is applied on fibre Bragg gratings by dip-coating to study the behaviour of the coating on the fibre up to 470 °C. Then the coating is applied on an optical fibre by using a fibre draw tower. A 100 meter-length fibre is protected with a thickness of around 13 µm

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Demirel, Mustafa. "Contribution à l'optimisation des mesures de température et de déformations par capteur à fibre optique à réseau de Bragg : application au procédé de fabrication des composites par infusion de résine." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440938.

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Abstract:

Dans une première partie, nous rappelons que les procédés de fabrication de matériaux composites peuvent être suivis avec l'emploi de capteurs à fibre optique à réseau de Bragg (FBG) mesurant la température et la déformation in situ au coeur des matériaux. Dans une seconde partie, nous détaillons le principe et la physique du capteur FBG ainsi que ses différentes sensibilités. La métrologie du capteur FBG est traitée dans le but d'optimiser les incertitudes de mesure associées. Celles-ci interviennent à différents niveaux de la chaîne d'acquisition : au niveau du matériel d'interrogation, du traitement du spectre acquis, ou de l'étalonnage. Pour améliorer le traitement du spectre brut du FBG, nous évaluons les incertitudes découlant de l'échantillonnage, des conditions d'acquisition et des méthodes de recherche ou des modèles mathématiques d'ajustement. Concernant l'étalonnage, un banc de micro-traction mécanique de fibre optique et thermique a été réalisé dans le but d'étalonner les capteurs. Des spécificités du capteur comme la non-linéarité des réponses, la sensibilité croisée et la dérive thermique sont abordées. Puis, nous présentons ce qui est observé lorsque la fibre est introduite dans le matériau par rapport à l'arrangement des capteurs dans l'environnement de composite. L'intrusivité de la fibre optique sera évaluée en fonction de plusieurs paramètres en vue d'être réduite. Il est également question du découplage de la température et de la déformation car le capteur est sensible aux deux grandeurs. Une revue documentée des différentes techniques de la littérature est proposée. Parmi les techniques de découplage, deux sont retenues : celle qui combine un thermocouple et un FBG, et celle basée sur des réseaux de différentes longueurs d'onde superposés sur une même fibre. Le capteur FBG est appliqué au suivi déformation/température lors de la cuisson de résines époxydes utilisées dans les composites. Enfin, les capteurs FBG sont introduits dans le procédé de fabrication de composite à infusion de résine LRI (Liquid Resin Infusion) afin de suivre les cycles de températures et de déformations au cours de la cuisson. La dernière partie traite de la mesure de gradient de température ou de déformation à partir de la réponse complète du capteur de Bragg. Une méthode d'identification de gradient s'inspirant de la méthode directe dite de T-Matrix permettant de simuler les spectres est proposée. Après avoir validé la méthode de chemin inverse sur des cas purement numériques, l'identification des gradients est testée sur des moyens expérimentaux permettant d'appliquer un gradient thermique ou mécanique au capteur FBG.

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Dupont, Fabien. "Caractérisation d'impulsions courtes par filtrage spectral à l'aide de réseaux de BRAGG superposés." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23621/23621.pdf.

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Lagrost, Alexandra. "Génération de peignes de longueurs d'ondes à haut débit pour les télécommunications optiques." Phd thesis, Université Rennes 1, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00656651.

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Abstract:

Ces travaux portent sur la génération d'un peigne de longueurs d'ondes à haut-débit pour les télécommunications. Ce manuscrit s'articule autour de trois grandes parties. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux cavités laser fonctionnant en blocage de modes passif. Les expériences ont notamment permis de générer à chaque aller et retour dans la cavité des paquets d'impulsions liées et séparées d'une période correspondant à une cadence de 100-160 GHz. Dans la seconde partie, nous montrons la possibilité de générer des horloges à haute cadence (100 GHz - 1 THz) en exploitant les bonnes propriétés des lasers à îlots quantiques à blocage de modes, par l'ajout de ﬁltres. La sélection des fréquences a été réalisée, au début de la thèse, par l'application de points de température induisant des sautsde phase sur un réseau de Bragg à pas variable, puis par l'utilisation d'un ﬁltrage spatial utilisant un appareil commercial. La stabilité des horloges optiques, de fréquences variables pouvant atteindre 1,5 THz, a été validée par des mesures de taux d'erreurs. Enﬁn, nous montrons qu'il est possible réaliser des convertisseurs de fréquence permettant de récupérer une horloge à la sous harmonique f à partir d'un signal binaire cadencée à N × f. En conclusion, nous dressons les perspectives liées à ces résultats.

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Lin, Chih-Lang. "Applications des propriétés opto-mécaniques de matériaux microstructurés : 1) Capteurs à réseaux de Bragg sur fibre 2) Microcapteurs manipulés par laser." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2004. http://www.theses.fr/2004GRE10143.

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Abstract:

Les deux thèmes abordés dans ce travail portent l'un sur des capteurs à réseaux de Bragg sur fibre, l'autre sur des microcapteurs manipulés par laser. La première partie propose une interprétation du spectre de réflexion obtenu dans un champ de contraintes non uniforme et présente les résultats expérimentaux dans le cas de contraintes produites par une fracture. L'effet de la longueur de la jauge utilisée est examiné et interprété. L'analyse des résultats permet de préciser quel type d'information sur la contrainte peut être obtenu. La seconde partie traite de la fabrication de microcapteurs et micropompes manipulés par laser et de leurs applications en viscosimétrie et vélocimétrie. Ces micro-objets sont fabriqués à faible coût par polymérisation basée sur la technique d'absorption à deux photons. Une pince optique est utilisée pour piéger au point focal d'un laser un objet flottant librement dans le liquide à étudier et pour produire le couple nécessaire aux mesures hydrodynamiques locales. Les microcapteurs pour viscosimétrie et vélocimétrie ont la forme d'un barreau qui s'aligne sur la direction de polarisation rectiligne de la lumière. La viscosité est déduite de la fréquence maximale de rotation du barreau engendrée par rotation de la polarisation alors que la vitesse du fluide est donnée par l'angle qui équilibre les couples optique et hydrodynamique. Les micropompes sont des vis d'Archimède micrométriques qui tournent autour de leur axe quand elles sont piégées au point focal ; on montre que la rotation est due au couple optique produit par la diffusion du laser sur la vis
This work involves two topics which are fiber Bragg grating (FBG) sensors and laser driven microsensors. Ln the first part, a framework for the interpretation of reflected FBG spectra under a non-uniform strain field is proposed and experimental results for a crack tip strain field are presented. The effect of FBG gauge lengths on the measurements is examined and interpreted. The results are analyzed to see whal information can be derived and how accurate the interpreted strain results are. Ln the second part, the fabrication of laser driven polymer microsensors for viscosimetry, velocimetry and micropump applications is considered. These sensors are readily made with a low-cost polymerization technique based on two-photon absorption. A linearly polarized optical tweezers is used to trap one sensor, freely floating in the liquid to be characterized, at the laser focal point and to generate the optical torque needed for local hydrodynamic measurements. Viscosity and velocity microsensors have slab shapes that align in the polarization direction. The local viscosity is deduced from the maximum rotation frequency generated by the rotating linear polarization, while the fluid velocity is obtained by measuring the maximum angle that equilibrates the optical and drag torques. The experimental results are in good agreement with the theoretical calculations. Micropumps are micron-size Archimedes screws that rotate around their long axis when trapped at the focal point. The rotation is due to the optical torque that is transferred by the laser scattering on the screw

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Magné, Julien. "Traitement optique du signal émis par un laser à fibre mode-locked passif : application à la multiplication et à la sculpture d'impulsions." Doctoral thesis, Université Laval, 2007. http://hdl.handle.net/20.500.11794/19285.

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Stephane, Ginestar. "Realisation et caractérisation d'un laser DFB bi-mode pour application radio sur fibre." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464156.

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Abstract:

La génération de signaux microondes, millimétriques, voire THz par voie optique est actuellement une solution technique privilégiée pour la réalisation de systèmes de (télé)communications mobiles haut débit mais encore, les réseaux de distribution d'oscillateurs locaux et de signaux d'observation ou de radar intra- satellitaires, la distribution de signaux vidéo, la communication automobile, les systèmes de visualisation THz pour la sécurité, etc..... Nous reportons ici la réalisation et la caractérisation d'une source optique ultra-compacte en matériau semiconducteur permettant de générer deux modes optiques séparés de la fréquence que l'on désire créer au niveau de la photodétection. Cette source prend la forme d'un laser DFB bi-longueur d'onde émettant dans la gamme de longueurs d'onde autour de 1,55μm. Le composant a été fabriqué chez Alcatel- Thales III-VLab à partir d'une technologie propriétaire de laser DFB et dans le cade du projet Européen IPHOBAC. Différents objectifs avaient été fixés pour ce composant: accordabilité de l'écartement intermodal jusque 300 GHz, largeur de raie de l'ordre du MHz et divergence dans le plan horizontal et vertical de 10°. Le premier objectif a été atteint par la réalisation de deux lasers DFB dont l'écart de pas de réseau est différent de 0,3nm et par la variation des courants d'injection de chaque section. Le second a été globalement atteint par l'utilisation d'une structure active à puits quantiques, une nouvelle version du composant utilisant des boites quantiques devrait remplir complètement cet objectif. Le dernier objectif a été partiellement atteint par la conception et l'adjonction d'un adaptateur de mode en sortie de composant, la divergence obtenue est de 10°x17° (HxV). Dans le plan vertical, les 10° de divergence n'ont pas pu être obtenus principalement à cause de la structure du composant et des limitations que l'on s'était imposées sur la longueur totale de celui-ci.

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Chuzeville, Vincent Pierre. "Amorçage en détonation des explosifs hétérogènes de type coulé fondu : Etablissement de corrélations entre microstructure et réactivité." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLY014/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur les mécanismes d’amorçage en détonation par choc des explosifs solides de type coulé-fondu. Les explosifs solides sont des matériaux hétérogènes constitués de grains de matière énergétique dans un liant pouvant être lui-même énergétique. Si l’existence des points chauds, sites préférentiels d’initiation des réactions chimiques à l’échelle locale, est largement reconnue, la topologie de la croissance des réactions, et l’influence de la microstructure sur cette dernière n’est que peu étudiée dans les explosifs coulés-fondus. Deux familles d’explosifs ont été retenues pour cette étude : les hexolites, mélanges de grains d’hexogène (RDX) et d’un liant trinitrotoluène (TNT) et les ontalites, composées d’oxynitrotriazole (ONTA) et de TNT. Les recherches se sont orientées autour du triptyque : caractérisation – expérimentations – modélisation.Un important travail de compilation et de ré-exploitation de données issues de la littérature, associé à une modélisation des équations d’état des explosifs purs, ont permis de définir des lois permettant de calculer le comportement de ces derniers sous choc. Ces lois ont ensuite été validées par une méthode de mélange sur différentes compositions coulées-fondues et composites. Parallèlement, la microstructure des compositions d’étude a également été caractérisée via des mesures de granulométrie et de microtomographie, inédites sur ce type d’explosif.Des expérimentations d’impact plan soutenu ont été réalisées afin d’établir les diagrammes de marche des ondes de choc réactives, permettant de relier la profondeur de transition à la détonation à la pression de sollicitation. Elles ont permis de mettre en lumière l’influence de la microstructure sur la sensibilité au choc de deux hexolites et d’acquérir des données sur deux ontalites. L’utilisation de deux métrologies innovantes, la radio-interférométrie à 94 GHz et les fibres optiques à réseau de Bragg, a permis de mesurer la transition choc – détonation (TCD) de façon continue avec une résolution inédite. Enfin des essais d’impact plan non soutenu ont été réalisés à des fins de validation.Un modèle de TCD est proposé. Ce dernier, basé sur une approche de germination-croissance des fronts de déflagration à l’échelle locale, permet de prendre en compte la microstructure des explosifs. Ces travaux semblent mettre en évidence l’influence de la fracturation des grains d’explosif sous choc, qu’il conviendra d’étudier dans le futur. Enfin, une étape de terminaison des réactions lors de la TCD, associée à des calculs thermocinétiques détaillés, a été étudiée
This study deals with the detonation initiation by shock of condensed melt-cast high explosives. Solid explosives are heterogeneous materials, made of energetic material grains in a binder, which can be energetic itself. If the existence of hot-spots, preferred initiation sites for chemical reaction at the local scale, is widely recognized, the reaction growth topology, and the microstructure influence, are poorly known for melt-cast explosives. We study here two melt-cast explosive families: hexolites, a mix of hexogen (RDX) grains and trinitrotoluene (TNT) binder, and ontalites made of nitrotriazolone (NTO) and TNT. This study has been focused on the triptyque: characterization - experimentations - modeling.An important work of compilation and re-exploitation of literature data, combined with pure explosives’ equation of state modeling, allowed us to define laws to calculate the explosives’ comportment under a shock solicitation. These ones have been validated, thanks to a mixing method, on different melt-cast and cast-curd plastic bonded explosives. At the same time, the compositions’ microstructure has been also characterized via granulometry measurements and microtomographies, never published for this type of explosive.Plate impact tests have been performed in order to establish the reactive shock trajectory of these compositions, allowing us to determine the relation between the run-distance of detonation and the input pressure. It brought the microstructure influence on hexolite shock sensitivity to light, and gave us some first results for ontalites. The use of continuous and innovative measurements, as microwave interferometry and chirped fiber Bragg gratings, allowed us to study the shock to detonation transition (SDT) with a resolution never seen before. Finally, non-sustained plate impact test have been performed for a validation purpose.A SDT model is proposed. Based on a germination-growth approach of deflagration fronts at the local scale, it takes into account the explosive’s microstructure. This work seems to show the grain fragmentation under shock influence, point we will have to study in the future. Finally, a completion step of reactions, associated with chemical kinetics calculations, has been studied

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Andrusyak, Oleksiy G. "Dense spectral beam combining with volume Bragg gratings in photo-thermo-refractive glass." Thesis, Orlando, Fla. : University of Central Florida, 2009. http://purl.fcla.edu/fcla/etd/CFE0002662.

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Buckley, Colman. "Conception et réalisation d’un endomicroscope polarimétrique de Mueller à fibre en vue d’une application à l’aide au diagnostic médical in vivo." Thesis, Limoges, 2020. http://www.theses.fr/2020LIMO0063.

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Abstract:

La structuration de tissus biologiques à l’échelle submicronique peut être efficacement caractérisée par la polarimétrie optique de Mueller, ce qui confère à cette technique un grand intérêt pour l’aide au diagnostic précoce de diverses pathologies affectant la matrice extracellulaire, telles que certains cancers. En vue d’étendre son champ d’application à la caractérisation d’organes internes, la polarimétrie de Mueller peut être mise en œuvre à travers une fibre optique utilisée comme moyen de déport endoscopique,grâce à une méthode de mesure différentielle à deux longueurs d’onde (dite “méthode bichromatique”) mise au point précédemment à l’institut Xlim. Les travaux effectués dans cette thèse ont pour objectif de concevoir et de réaliser un endomicroscope polarimétrique de Mueller à fibre, fondé sur la méthode bichromatique,répondant aux exigences de l’imagerie endoscopique in vivo. En premier lieu, nous mettons au point une procédure accélérée d’acquisition des données permettant de réduire de plusieurs heures à quelques secondes le temps de réalisation d’une image de Mueller. Par la suite, nous développons une microsonde située à l’extrémité distale de la fibre endoscopique, de dimensions suffisamment petites pour être utilisée en endoscopie (longueur : 30 mm, diamètre : 3 mm), incluant un système de balayage rapide (microscanner) par mise en résonance mécanique de l’extrémité de la fibre. Le filtre dichroïque miniaturisé nécessaire pour mettre en œuvre la méthode bichromatique est un réseau de Bragg photoinscrit dans le cœur de la fibre. La conception, la fabrication et les caractérisations spectrale et polarimétrique de ce composant clé font l’objet d’une étude approfondie. Enfin, après la description détaillée de la microsonde, nous présentons et commentons les images polarimétriques de Mueller d’une lame de phase connue et d’un échantillon biologique (collagène de type I) réalisées avec l’endomicrocope équipé de cette microsonde (1 image/2s, 250x250 pixels, champ de 400μm, résolution : 4μm). Ces images attestent de la validité de l’instrument réalisé. Dans un dernier temps, nous proposons et expérimentons une solution pour déterminer la dépolarisation spatiale à travers la fibre endoscopique, basée sur la décomposition de la somme de matrices de Mueller de pixels voisins
The structure of biological tissues on submicron scale can be efficiently caracterized by optical Mueller polarimetry, which gives this technique a great interest for an aid to early medical diagnosis of diverse pathologies affecting the extracellular matrix, such as some cancers. In order to extend the application field to the caracterization of internal organs, Mueller polarimetry can be developed through an optical fiber as an endoscope, thanks to a two wavelengths differential measurement method (called“bichromatic method”) developed at the Xlim institute. The work carried out in this thesis aims to design and realize a fiber based Mueller polarimetric endomicroscope, based on the bichromatic method, meeting the requirements of in vivo endoscopic imaging. In the first place, we develop an accelerated data acquisition procedure allowing to reduce from several hours to a few seconds the realization time of a Mueller image. Thereafter, we develop a microprobe located at the distal tip of the endoscopic fiber, with dimensions sufficiently small to be used in endoscopy (length : 30 mm, diameter : 3 mm), including a fast scanning system (microscanner) done by the mechanical resonance of the fiber tip. The miniaturized dichroic filter required to implement the bichromatic method is a fiber Bragg grating photowritten into the fiber core. The design, the fabrication, the spectral and polarimetric characterizations of this key component are the subject of an in-depth study. Finally, after the detailed description of the microprobe, we present and comment on the Mueller polarimetric images of a known waveplate and a biological sample (type I collagen) realized with the endomicroscope equiped with this microprobe (1 image/2s, 250 x 250pixels, field of view : 400μm, resolution : 4μm). These images confirm the validity of the realized instrument. At last, we propose and experiment a solution to determine spatial depolarization through the endoscopic fiber, based on the decomposition of the sum of Mueller matrices of neighbouring pixels

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Pruneau, Godmaire Xavier. "Micro-usinage de fibres optiques avec un laser CO₂." Master's thesis, Université Laval, 2011. http://hdl.handle.net/20.500.11794/23028.

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Abstract:

Le mandat initial de ce projet de maîtrise visait l'élaboration de procédures de microusinage de fibres optiques à l'aide d'un laser C0₂ puisé. L'efficacité d'usinage d'une fibre optique a d'abord été mise en évidence via l'étude théorique des phénomènes engendrés par l'absorption du rayonnement infrarouge. Suite à une caractérisation spatiale et temporelle du système laser, des méthodes sans contact de dégainage, de clivage et de polissage ont été mises sur pied en exploitant les propriétés uniques du rayonnement à 10,6/xm. Des fibres optiques de silice, de ZBLAN et de verre de chalcogénure ont toutes trois été soumises à ces procédures de micro-usinage. En définitive, l'étude de l'interaction entre un laser CO₂ et des réseaux de Bragg a permis de mettre en lumière quelques applications intéressantes.

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Morvan, Pierre-Antoine. "Mesures de déformations par capteurs à fibres optiques au cœur de matériaux composites." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=ad04d174-7b51-4ba6-ac5d-495f007179ba.

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Abstract:

L’utilisation de fibres optiques pour mesurer des d´eformations se vulgarise en raison de ses nombreux avantages comparé aux autres technologies de capteurs. Aujourd’hui des jauges de déformations basées sur l’emploi de fibre optique sont disponibles commercialement. Cependant leur utilisation qui semble simple au premier abord peut s’avérer complexe lorsque cette fibre est encapsulée dans un matériau ayant des paramètres mécaniques très éloignés de la silice. L’objectif de ces travaux est d’approfondir la réflexion sur l’utilisation de capteurs de déformations à base de fibres optiques pour obtenir des mesures quantifiables et/ou pertinentes au coeur des matériaux composites. Dans un premier temps nous dressons un état de l’art des différents types de capteurs à fibres optiques en focalisant plus particulièrement notre attention sur leurs usages dans les matériaux composites. La seconde partie de ces travaux est consacrée aux fibres optiques incluses dans différents matériaux homogènes. Des modèles analytiques et numériques sont confrontés à des études expérimentales afin de quantifier les éventuelles erreurs de mesures commises lorsque le capteur est noyé dans un matériau. Une méthode est alors proposée afin d’obtenir simultanément la déformation longitudinale et radiale à l’aide d’un seul capteur à fibre optique. Enfin, les concepts expos´es dans la seconde partie sont validés dans l’étude d’une éprouvette bi-composants instrumentée. Puis nous explorons l’utilisation d’un tel capteur dans une structure composite stratifiée dans une configuration différente de celle proposée dans la littérature : le capteur est inséré à travers les plis stratifiés
The use of optical fibers for strain measurements tends to generalize because of its numerous advantages over other sensor technologies. Today strain gauges based on the use of optical fiber are easy and commercially available. However, this can become complex when the fiber is embedded into a material displaying very different mechanical properties from the properties of the silica. The main purpose of this work is to further question the use of fiber optic strain sensors to obtain quantifiable and/or relevant measures inside composite materials. Firstly we present a state of the art of different types of fiber optic sensors by focusing our attention on their use in composite materials. The second part of this work is devoted to optical fibers included in different homogeneous materials. Analytical and numerical models are compared to experimental studies in order to quantify measurement errors eventually made when the sensor is embedded into a material. Then a method is proposed in order to obtain both the longitudinal and the radial strain with only one optical fiber sensor. Finally, the concepts presented in the second part are validated through the study of a specimen made of two materials crossing the sensor’s location. Furthermore we evaluate the use of this sensor in a laminated composite structure under a different configuration than that proposed in the literature : the sensor is inserted across the thickness of the laminate

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Sabra, Mostafa. "Développement de lasers à fibres thulium bi-fréquences à impulsions synchrones pour la réalisation de sources Térahertz." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0118.

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Abstract:

Dans le cadre d’un projet collaboratif entre le laboratoire XLIM (UMR 7252 du CNRS et de l'Université de Limoges) et le laboratoire de recherche IPHT situé à Jena en Allemagne, mon projet de thèse consiste à développer un laser à fibre dopée thulium bi-fréquences largement accordable à impulsions synchrones pour la réalisation d’une source Térahertz puissante et accordable. Basé sur l’utilisation de deux réseaux de Bragg en volume (VBGs) et d’une fibre dopée thulium à double gaine et à maintien de polarisation (diamètre de coeur = 20 μm) fabriquée par la méthode REPUSIL, un laser mono-fréquence et bi-fréquences largement accordable a été réalisé et étudié en régime continu. Une accordabilité de 1nm à 144 nm a été obtenue avec une puissance supérieure à 4,5 W et un bon contraste signal sur bruit (~45 dB) et une largeur spectrale inférieure à 0,1 nm. En régime déclenché, un modulateur acousto-optique (AOM) a été utilisée en espace libre dans la cavité laser afin de générer les impulsions. La fibre à double gaine a été remplacée par une fibre dopée thulium à large coeur (40 μm) appelée FA-LPF pour repousser le seuil d’apparition des effets non-linéaires et travailler avec une fibre courte pour diminuer la durée d’impulsion et augmenter la puissance crête des impulsions obtenues. Une source déclenchée bi-fréquences largement accordable (de 3,8 nm jusqu’à 120nm) a été développée avec une puissance crête supérieure à 8 kW et une durée d’impulsion autour de 26 ns obtenues indépendamment de la valeur de Δλ pour une fréquence de répétition de 1 kHz. Un contraste supérieur à 20 dB a été obtenu limité par les pics parasites générés par le FWM pour les valeurs de Δλ inférieures à 45 nm. La largeur spectrale des raies lasers mesurée à 3 dB du maximum a été inférieure à 0,3 nm
As part of a collaborative project between the XLIM laboratory (UMR 7252 of the CNRS and the University of Limoges) and the IPHT research laboratory located in Jena, Germany, my thesis project consists in the development of a widely tunable dual-wavelength synchronous pulsed thulium doped fiber laser for the realization of an efficient and tunable terahertz source. Based on the use of two volume Bragg gratings (VBGs) and a double-clad, polarization-maintaining thulium doped fiber (core diameter = 20 μm) manufactured by the REPUSIL method, a widely tunable single-wavelength laser and dual-wavelength laser has been realized and studied in continuous regime. A tunability of 1 nm to 144 nm was obtained with a power more than 4.5 W and a good signal-to-noise contrast (~ 45 dB) and a spectral linewidth less than 0.1 nm. In pulse regime, an acousto-optic modulator (AOM) was used in free space in the laser cavity to generate the pulses. The double-clad fiber has been replaced by a large-core thulium doped fiber (40 μm) called FA-LPF to to fend off the threshold of non-linear effects and work with a short fiber to decrease the pulse duration and increase the peak power of the obtained pulses. A widely tunable (from 3.8 nm to 120 nm) Q-switched dual-wavelength synchronous-pulsed thulium-doped fiber laser was developed with a peak power more than 8 kW and a pulse duration around 26 ns obtained independently of the value of Δλ at 1 kHz of repetition rate. A contrast higher than 20 dB was obtained limited by the FWM peaks generated for Δλ values below 45 nm. The spectral linewidth of the laser measured at 3 dB of the maximum was less than 0.3 nm

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Triollet, Sébastien. "Développement d’un capteur à fibre optique à base de réseaux de Bragg superposés de courtes et de longues périodes : application à la mesure discriminée de température et de déformation." Thesis, Saint-Etienne, 2010. http://www.theses.fr/2010STET4018/document.

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Abstract:

[Les capteurs à fibres optiques présentent des qualités intéressantes en termes de tailles et de poids relativement faibles qui permettent de réduire l'intrusivité du capteur dans le matériau (ou dans la structure composite). Ils sont également insensibles aux perturbations électromagnétiques, stables et durables dans le temps, mais aussi sensibles à plusieurs sollicitations comme la température, la déformation et la pression, d'où un besoin essentiel de les discriminer. Parmi eux on distingue les réseaux de Bragg : ceux à courtes périodes (FBG : Fiber Bragg Grating) et ceux à longues périodes (LPG : Long Period Grating). Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit, traite du développement d'un capteur à fibre optique basé sur la superposition d'un LPG et d'un FBG afin de mesurer et de discriminer la température et la déformation. De nombreuses approches sont proposées dans la littérature afin de découpler ces deux sollicitations cependant elles ne permettent pas forcément une utilisation en conditions réelles de mesures. C'est pourquoi nous introduisons la notion d'efficacité de découplage avec le paramètre E qui permet de comparer toutes ces approches et met en évidence un très bon potentiel pour la structure à base de réseaux superposés LPG/FBG. La mise en œuvre d'un tel composant est décrite dans ce manuscrit et consiste à inscrire initialement le LPG puis le FBG au même endroit et sur toute la longueur du LPG. De plus ce type de structure permet un multiplexage qui, bien que faible, est néanmoins possible. Les étalonnages en température et en déformation du capteur ont permis de mettre en évidence une erreur de l'ordre de 2% sur la sensibilité à la température et de 3% sur la sensibilité à la déformation, ce qui conduit à une erreur sur l'estimation de la température et de la déformation mesurée de l'ordre de 0.3°C et 3 microdef. Dans un souci applicatif, le capteur à base de réseaux de Bragg superposés est tout d'abord utilisé pour instrumenter une structure métallique soumise simultanément à une variation de température et de déformation. Les valeurs mesurées présentent une incertitude maximale de 0.4°C pour la température et de 3 me pour la déformation ce qui permet de valider notre composant pour le contrôle et la surveillance de structures métalliques. La seconde application étudiée est relative à l'instrumentation de pièces composites stratifiées de type verre/époxy pour le suivi de procédés d'élaboration par voie liquide : VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) et LRI (Liquid Resin Infusion), pour lesquels l'évolution de la température et de la déformation au cours du procédé est suivie par le capteur à base de réseaux de Bragg superposés LPG/FBG. Des mesures diélectriques (DEA) sont également réalisées au cours de ces procédés et permettent la comparaison et la validation de nos résultats]
[Optical Fibre Sensors present some interesting qualities when considering its size and weight relatively light, which lead to a low intrusivity of the sensor in a material (a composite structure). These sensors are insensitive to electromagnetic phenomenon, stable and long lasting with time, but sensitive to several solicitations such as temperature, strain and pressure hence a real need of discrimination. Among these sensors, we may discern the Bragg gratings: the Long Period Grating one (LPG) and the Fibre Bragg Grating (FBG) one. This thesis work reports the development of an optical fibre sensor based on two superimposed Bragg gratings: LPG and FBG for measuring and discriminating temperature and strain. Several studies are reported in literature without getting a real condition use. That's why we propose a parameter E, which stand for the discrimination efficiency leading to a possible comparison of the existing techniques and highlight the quite good potential of superimposed Bragg gratings. The settings of such a structure are given in this thesis report and consist in writing LPG first, then FBG over the entire length of the LPG, which also gives multiplexing possibilities. Strain and temperature calibration steps give sensitivities errors of 2% for temperature and 3% for strain, which lead to estimated errors on measured strain and temperature of 0.3°C and 3 microstrain respectively. In an application point of view, the sensor has been used for the instrumentation of a metallic structure subjected to a variation of temperature and strain applied simultaneously. The results exhibit a maximum error of 0.4°C and 3me for temperature and strain respectively, which is a good validation of the sensor for structural control and monitoring purpose. The second studied application is about instrumentation of glass/epoxy composite specimen for monitoring manufacturing processes: VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding) and LRI (Liquid Resin Infusion), for which temperature and strain have been monitored with the superimposed Bragg gratings based sensor. Dielectric analyses have also been performed during those processes in order to compare and validate our results]

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Chetrite, Bruno. "Analyse de la mesure simultanée de la déformation et de la température par Capteurs à Fibres Optiques intrinsèques- Etude d'une configuration associant un polarimètre et un réseau de Bragg." Aix-Marseille 3, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX30019.

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Souici, Mohamed Tahar. "Etude et conception d'un capteur d'ondes acoustiques en milieu sous-marin à base de laser à fibre dopée." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20091/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la faisabilité d'un capteur d'ondes acoustiques à base de laser à fibre. Cet hydrophone doit permettre la détection de faibles fluctuations de pression hydrostatique rencontrées à des grandes profondeurs marines. Sous l'influence d'une perturbation acoustique le laser est étiré; ce qui change le pas du réseau de Bragg et ainsi sa fréquence d'émission. L'information est donc codée dans la fréquence de la lumière émise. Le bruit de fréquence intrinsèque du laser doit alors être le plus bas possible d'où l'importance de pouvoir le mesurer dans la bande de fréquence [DC-20kHz]. Ainsi, nous effectuons une étude approfondie des propriétés physiques de l'émission laser en terme de cohérence temporelle. La sensibilité d'un laser à fibre à la pression acoustique est insuffisante. Il est primordial de concevoir un amplificateur mécanique qui permettra d'augmenter le rapport signal sur bruit du capteur
This thesis focuses on the study of the feasibility of an acoustic wave sensor based on fiber laser. This hydrophone should allow the detection of low hydrostatic pressure fluctuations encountered in deep marine. Under the influence of an acoustic disturbance is stretched the laser; thereby changing the pitch of the Bragg grating and thus its transmission frequency. The information is coded in the frequency of the emitted light. The intrinsic frequency noise of the laser must be as low as possible so it is important to be able to measure in the frequency band of $[DC-20KHz]$. Thus we conduct a thorough study of the physical properties of the laser emission in terms of temporal coherence.The sensitivity of a fiber laser acoustic pressure is insufficient. It is essential to design a mechanical amplifier for to increase the signal to noise ratio of the sensor

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Triollet, Sébastien. "Développement d'un capteur à fibre optique à base de réseaux de Bragg superposés de courtes et de longues périodes : application à la mesure discriminée de température et de déformation." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00688229.

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Abstract:

[Les capteurs à fibres optiques présentent des qualités intéressantes en termes de tailles et de poids relativement faibles qui permettent de réduire l'intrusivité du capteur dans le matériau (ou dans la structure composite). Ils sont également insensibles aux perturbations électromagnétiques, stables et durables dans le temps, mais aussi sensibles à plusieurs sollicitations comme la température, la déformation et la pression, d'où un besoin essentiel de les discriminer. Parmi eux on distingue les réseaux de Bragg : ceux à courtes périodes (FBG : Fiber Bragg Grating) et ceux à longues périodes (LPG : Long Period Grating). Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit, traite du développement d'un capteur à fibre optique basé sur la superposition d'un LPG et d'un FBG afin de mesurer et de discriminer la température et la déformation. De nombreuses approches sont proposées dans la littérature afin de découpler ces deux sollicitations cependant elles ne permettent pas forcément une utilisation en conditions réelles de mesures. C'est pourquoi nous introduisons la notion d'efficacité de découplage avec le paramètre E qui permet de comparer toutes ces approches et met en évidence un très bon potentiel pour la structure à base de réseaux superposés LPG/FBG. La mise en œuvre d'un tel composant est décrite dans ce manuscrit et consiste à inscrire initialement le LPG puis le FBG au même endroit et sur toute la longueur du LPG. De plus ce type de structure permet un multiplexage qui, bien que faible, est néanmoins possible. Les étalonnages en température et en déformation du capteur ont permis de mettre en évidence une erreur de l'ordre de 2% sur la sensibilité à la température et de 3% sur la sensibilité à la déformation, ce qui conduit à une erreur sur l'estimation de la température et de la déformation mesurée de l'ordre de 0.3°C et 3 microdef. Dans un souci applicatif, le capteur à base de réseaux de Bragg superposés est tout d'abord utilisé pour instrumenter une structure métallique soumise simultanément à une variation de température et de déformation. Les valeurs mesurées présentent une incertitude maximale de 0.4°C pour la température et de 3 me pour la déformation ce qui permet de valider notre composant pour le contrôle et la surveillance de structures métalliques. La seconde application étudiée est relative à l'instrumentation de pièces composites stratifiées de type verre/époxy pour le suivi de procédés d'élaboration par voie liquide : VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) et LRI (Liquid Resin Infusion), pour lesquels l'évolution de la température et de la déformation au cours du procédé est suivie par le capteur à base de réseaux de Bragg superposés LPG/FBG. Des mesures diélectriques (DEA) sont également réalisées au cours de ces procédés et permettent la comparaison et la validation de nos résultats]

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Druet, Tom. "Tomographie passive par ondes guidées pour des applications de contrôle santé intégré." Thesis, Valenciennes, 2017. http://www.theses.fr/2017VALE0032/document.

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Abstract:

Ce manuscrit présente une méthode d’imagerie quantitative et sans état de référence, de défauts de corrosion d’une plaque mince, exploitant de manière passive un réseau embarqué de capteurs d’ondes élastiques guidées. Les applications visées sont le contrôle santé intégré (SHM) de structures critiques qui amènent de fortes contraintes à la fois d’intrusivité des capteurs et de fiabilité du diagnostic. Une solution prometteuse, permettant de multiplier la densité de points de mesure sans augmenter l’intrusivité du système, est offerte par les réseaux de Bragg sur fibre optique (FBG). Toutefois, contrairement aux transducteurs piézoélectriques (PZT) classiquement employés en SHM, les FBG ne permettent pas d’émettre d’ondes élastiques. L’idée consiste à utiliser des méthodes dites « passives » permettant de retrouver la fonction de Green entre deux capteurs à partir du bruit ambiant, naturellement présent dans la structure, mesuré simultanément entre ces deux capteurs. Nous étudions dans ce manuscrit deux méthodes passives : la corrélation de bruit et le filtre inverse passif. Nous verrons que ce dernier a plus de potentiel lorsqu’il est couplé à l’imagerie par tomographie. Différents algorithmes de tomographie sont évalués par simulation numérique puis lors d’expériences comparatives actives et passives à l’aide d’un réseau de PZT. Afin de rendre la tomographie passive robuste, nous présentons une méthode clé de détection de temps de vol, basée sur une représentation temps-fréquence. Enfin, nous décrivons une première démonstration expérimentale de mesures passives par FBG qui laisse à penser que la tomographie passive par FBG est prometteuse
This manuscript presents a baseline-free quantitative method for the imaging of corrosion flaws present in thin plates. This method only requires an embedded guided waves sensors network in a fully passive way. The field ofapplications are Structural Health Monitoring (SHM) of critical structures with heavy constrains on both sensors intrusiveness and diagnostic reliability. A promising solution allowing to increase the number of measurement points without increasing the intrusiveness of the system is provided by the Fiber Bragg Gratings (FBGs). However, unlike piezoelectric transducers generally used in SHM, the FBGs cannot emit elastic waves. The idea consists in using passive methods in order to retrieve the Green function from elastic diffuse fields - naturally present in structures - measured simultaneously between two sensors. In this manuscript, two passive methods are studied: the ambient noise correlation and the passive inverse filter. It is shown that the latter gives better results when coupled with tomography. Several tomography algorithms are assessed with numerical simulations and then applied to active and passive datasets measured by a PZT network. In order to make passive tomography robust, a time of flight identification method is proposed, based on a time-frequency representation. Finally, a novel experimental demonstration of passive measurements with FBGs only is presented, suggesting high potential for FBGs passive tomography

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Costes, Sylvain. "Extension de l'approche par la courbe maitresse de la prédiction des durées de vie de réseaux d'indice complexes inscrits par UV dans les fibres." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00917592.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse était d'examiner dans quelle mesure il est possible d'étendre l'approche de la courbe maîtresse à des composants complexes afin de déterminer des conditions de déverminage et de réaliser une prédiction de durée de vie en fonction de ces conditions de déverminage. Nous avons considéré la stabilité d'un réseau dit élémentaire (réseau carré, à pas constant et droit) puis le problème de la stabilité (selon des critères spécifiques) des composants complexes: les CDC et les monofiltres GFF. Cette thèse a permis de décrire de façon rigoureuse, puis d'utiliser le cadre de travail VAREPA pour résoudre des problèmes issus de l'industrie de télécoms. A cet effet, des séries d'études de vieillissement accéléré sur des réseaux simples et complexes ont été menées. Un protocole de mesure permettant de déterminer les incertitudes de mesure a été mis au point afin de déterminer de façon fiable des intervalles de confiance sur les prédictions de durée de vie.Nous avons étudié les cinétiques de croissance des réseaux inscrits dans une fibre dédiée à l'inscription des CDC (Coreactive). Cette étude nous a permis de montrer que la réaction prédominante à l'origine des changements d'indice de réfraction est activée par une absorption à 1 photon. D'autre part, nous avons étendu le cadre de travail utilisé pour prédire l'effacement des réseaux (VAREPA) afin de rendre compte de leurs cinétiques d'inscription. Puis nous avons cherché à déterminer les conditions de passivation et à prédire la durée de vie des réseaux déverminés en présence d'hydrogène résiduelle (procédé industriel actuel). Pour cela, nous avons établi la courbe maîtresse de réseaux photoinscrits non déverminés puis nous avons validé les conditions de déverminage et les prédictions de durée de vie en construisant une nouvelle courbe maîtresse sur des réseaux déverminés.Nous avons étudié la stabilité thermique des réseaux inscrits dans une fibre hydrogénée dédiée aux futurs monofiltres GFF dans des conditions d'inscription similaires à celles de ces composants. Nous avons utilisé les courbes maîtresses établies à partir des réseaux élémentaires (mais apodisés) simplement dégazés " à froid " (ici 2jours à 50°C puis 2 jours à 110°C). Puis, nous avons fait vieillir le profil d'indice (cœur et gaine) d'un monofiltre GFF. Puis, nous avons recalculé la réponse spectrale de ce filtre vieilli (e.g. 30jours à 200°C) et nous l'avons comparé à des mesures expérimentales. Cette approche reste générale et permet de changer les conditions de déverminage au besoin. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que la stabilité des variations d'indice photo-induites dans le cœur dépend peu de l'amplitude initiale de la modulation pour des valeurs comprises entre quelques 10-5 et 10-3. Du fait de la présence d'une gaine optique fortement photosensible (car fortement dopée en Ge), nous avons établi les courbes maîtresses des variations d'indice photo-inscrites dans le cœur et la gaine optique pour des valeurs allant jusque 10-3 dans le cœur et 3.10-3 dans la gaine. Nous avons ainsi obtenu des courbes maîtresses présentant le même k0 (fréquence d'essai, i.e facteur pré exponentiel) mais dont la forme est légèrement différente. La stabilité des variations d'indice est meilleure dans le cœur (moins dopé en Ge) que dans la gaine photosensible. Dans un second temps, nous avons cherché à déterminer les conditions de passivation et à prédire la durée de vie des réseaux déverminés à partir des réseaux de Bragg qualifiés d'élémentaires. Pour la première fois à notre connaissance, nous avons validé de façon fiable les conditions de passivation et les prédictions de durée de vie en construisant une nouvelle courbe maîtresse sur des monofiltres GFF préalablement déverminés. Conformément à la théorie, cette courbe maîtresse présente le même k0 et une forme similaire à celle établie au moyen de réseaux non déverminés, ce qui valide la fiabilité de nos prédictions.

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Lepinay, Sandrine. "Développement de couches polymères nanométriques pour l'immobilisation de récepteurs naturels et le design de récepteurs synthétiques sur des transducteurs optiques." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1099.

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Abstract:

Afin de répondre à une demande toujours croissante en capteurs, des systèmes de mesures optiques permettant la détection de récepteurs naturels ou synthétiques sur des substrats inorganiques ont été élaborés. Par résonance des plasmons de surface (RPS), nous avons montré que des films minces à base de copolymères de N-(acryloxysuccinimide) et de dérivés acrylates de poly (éthylène glycol) ou qu'un film mince de polyglycidol présentaient une résistance accrue à l'adsorption non-spécifique des protéines et qu'ils permettaient un greffage covalent de biomolécules par l'intermédiaire de leurs groupements réactifs respectifs. Un nouveau capteur basé sur la technologie des réseaux de Bragg en angle gravés sur une fibre optique a ensuite été développé et caractérisé grâce à l'emploi de films multicouches présentant des propriétés sélectives et réversibles de reconnaissance par formation de complexes d'inclusion entre des polymères de cyclodextrine et des dérivés de l'adamantane. A partir de cette fibre optique, il a aussi été possible de suivre en temps réel les transition de conformation interfaciale de chaînes de poly (acide acrylique) immobilisée de façon covalente au support en fonction du pH. Pour les deux approches, multicouche et covalente, des biocapteurs pour la détection de l'albumine de sérum bovin (BSA) ont été réalisés. De plus, les propriétés d'inclusion des cyclodextrines ont aussi été mises à profit pour complexer des petites molécules hydrophobes telles que le toluène pour élaborer un capteur chimique. Enfin, afin d'éviter l'utilisation d'un matériel biologique, des polymères à empreinte moléculaire (MIP) ont aussi été développés. La sélectivité, la spécificité et la sensibilité des films minces envers la molécule cible d'acide gallique, ont été évaluées par voltammétrie cyclique. Les résultats obtenus permettent d'affirmer que ces polymères se comportent comme de véritables récepteurs artificiels
To answer to an always increasing request in sensors, optical measurement systems allowing the detection of natural or synthetic receptors on inorganic substrates were elaborated. By Plasmon Surface Resonance (SPR), we showed that thin films constituted with copolymers of N-(acryloxysuccinimide) and poly (ethylene glycol) acrylates derivatives or that a thin film of polyglycidol presented a strong resistance in non-specific protein adsorption and that they allowed a covalent grafting of biomolecules through their respective reagent groupings. A new sensor, a tilted fiber Bragg gratings was then developed and characterized by using multilayers films presenting selective and reversible properties of recognition by forming inclusion complexes between polymers of cyclodextrine and adamantine derivatives. From this optical fiber, it was also possible to follow in real time interfacial conformation transition, according to the pH, of poly(acrylic acid) chains immobilized covalently on the substrate. For both approaches, biosensors for the detection of bovin serum albumin (BSA) were realized. Furthermore, the inclusion properties of cyclodextrine compounds allowed also the complexation of small hydrophobic molecules such as toluene, which forming chemical sensors. Finally, to avoid the use of a biological material, molecular imprinted polymers (MIP) were also developed. Their selectivity, specificity and sensibility toward gallic acid, the target molecule, were estimated by cyclic voltammetry. The results confirm that these polymers can be considered as artificial receptors

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Palavicini, Cham Carlos Alberto. "Analyse de composants photoniques par réflectométrie à faible cohérence sensible à la phase." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000751.

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Abstract:

L'émergence des amplificateurs à fibre et l'inévitable accroissement du débit ont drastiquement augmenté la complexité des systèmes de transmission optiques, imposant une évolution des composants photoniques. Des techniques de caractérisation fiables et précises sont alors indispensables pour mener une analyse appropriée des caractéristiques et des performances desdits composants. La réflectométrie à faible cohérence sensible à la phase est une technique bien adaptée à la détection, localisation et quantification des discontinuités d'indice dans les composants optiques et photoniques. Dans le cadre de cette thèse, elle a été appliquée à l'analyse de différents composants photoniques innovants, tels que les réseaux de Bragg à fibre, les fibres optiques spéciales et les lasers à semi-conducteurs soumis à une injection optique. Les résultats obtenus situent cette technique comme un véritable outil d'investigation qui s'avère très performant pour l'assistance et l'aide à la conception des nouvelles générations de composants photoniques.

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Barnier, Fabien. "Fibre Bragg grating techniques." Thesis, University of Hull, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.322570.

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Hoang, Huu Tinh. "Contrôle santé intégré passif par ondes élastiques guidées de tuyauteries pour applications nucléaires et pétrolières." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2020. http://www.theses.fr/2020UPHF0023.

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Abstract:

Le contrôle santé des structures (plus connu sous l’acronyme SHM pour Structural Health Monitoring) consisteà intégrer des capteurs dans une structure afin de suivre son état de santé en temps réel tout au long de sa vie.Les travaux de recherche menés dans cette thèse avaient pour objectif de développer une nouvelle approchede SHM pour la détection de corrosion/érosion dans les tuyaux. Ce manuscrit présente une nouvelle méthoded’imagerie quantitative, dite tomographie passive par ondes élastiques guidées, basée sur l’utilisation d’un réseauembarqué de capteurs piézoélectriques (PZT) écoutant et analysant uniquement le bruit élastique ambiant générénaturellement par la circulation de fluide dans des tuyaux. Cette technique passive offre de nombreux atouts pourun système SHM comme une diminution de sa consommation énergétique, un système électronique simplifié etla possibilité de réaliser une inspection lorsque la structure est en fonctionnement. La méthode passive permetaussi d’utiliser des nouveaux capteurs de type réseaux de Bragg sur fibre optique (FBG) qui présentent plusieursavantages par rapport aux capteurs classiques PZT (faible intrusivité, possibilité de multiplexage, résistance auxenvironnements sévères, etc.) mais qui ne sont pas capable d’émettre des ondes. Une première démonstration defaisabilité d’imagerie de corrosion/érosion par FBG est illustrée expérimentalement au travers d’une tomographiehybride dans laquelle l’émission d’ondes est réalisée par PZT et la réception par FBG. Toutes ces études offrent desperspectives prometteuses en vue de l’application de la tomographie passive sur des structures industrielles à l’aided’un système purement FBG. Parmi les principaux résultats présentés dans la thèse, nous montrons que les défautsde corrosion/érosion peuvent être caractérisés par tomographie sur un tube droit sans nécessité de recourir à unétat de référence. Cela est faisable à l’aide d’une nouvelle méthode d’auto-calibration des données développée danscette thèse et utilisée pour réaliser l’imagerie par tomographie. L’absence d’un état de référence rend la méthodetrès fiable et limite les fausses alarmes du système. Finalement, des études préliminaires de tomographie sur desstructures plus complexes comme un tube coudé ont été menées et validées numériquement
Structural Health Monitoring (SHM) consists in embedding sensors into a structure in order to monitor its health inreal time throughout its lifetime. The research works carried out in this thesis aimed at developing a new approachof SHM for the detection of corrosion/erosion in pipes. This manuscript presents a new quantitative imaging method,called passive elastic guided wave tomography, based on the use of an embedded network of piezoelectric sensors(PZT) listening and analyzing only the ambient elastic noise which is naturally generated by the fluid circulation inpipes. This passive method offers many advantages for a SHM system, such as reduction of energy consumption,simplified electronics and ability to perform an inspection while the structure is in operation. In addition, thispassive method makes SHM systems possible to use Fiber Bragg Grating sensors (FBG) which have several advantagesover traditional PZT sensors (low intrusivity, resistance to harsh environments, etc.) but which are not able to emitwaves. A first demonstration of the feasibility of corrosion/erosion imaging by FBG is illustrated experimentallythanks to a result obtained by hybrid tomography in which wave emission is performed by PZT and reception byFBG. All these works offer promising perspectives for the application of passive tomography on industrial structuresusing a pure FBG system. Among the various results presented in this thesis, we also show that corrosion/erosiondefects can be characterized by tomography on a straight pipe without the need for a baseline measurement in apristine state. It is feasible by using a new method of auto-calibration of the data used for tomography. The absenceof baseline measurement makes the method very reliable and avoid false alarms of the system. Finally, preliminarystudies on tomography for more complex structures such as a bended pipe have been realized and validated throughsimulations

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Gauden, Damien. "Etude et réalisation de composants passifs accordables pour les systèmes de télécommunication hauts débits." Rennes 1, 2003. http://www.theses.fr/2003REN1E001.

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Abstract:

La thèse a commencé par l'étude et la conception de deux composants fondés sur la réalisation d'un interféromètre de Mach-Zehnder sur fibre bi-coeur, dont l'un sert à controler le niveau de puissance sur une ligne de transmission ( VOA) et l'autre à extraire et/ou à inserer une longueur d'onde choisie d'un signal multiplexé (MIE accordable). Le travail de thèse a continué par l'étude du compensateur de dispersion chromatique, élément indispensable à la gestion des systèmes hauts-débits. Le but était d'améliorer les performances du composant : diminuer les oscillations sur la réflectivité et sur le retard de groupe du composant ; de trouver les limites en terme de valeur de dispersion et de bande passante qu'il était possible d'atteindre avec notre technique ; de réaliser un compensateur accordable et de developper un compensateur multi-canal. Toutes ces études ont été réalisées et menées à terme. Le travail de fond de la thèse a plus particulièrement porté sur l'analyse et la compréhension des mécanismes à l'origine de l'apparition des oscillations sur le retard de groupe d'un réseau de Bragg à a pas effectif variable. Unprogramme de simulation, modélisant une ligne de ransmission, a ensuite été réalisé. Il permet désormais de quantifier les dégradations engendrées par la dispersion chromatique sur un système de transmission hautdebit ; ainsi que de comprendre l'impact sur les performances d'un système, des oscillations présentes sur le retard de groupe. Nous avons pu mettre en évidence comment un signal optique module à très haute fréquence est modifié en présence d'oscillations sur la phase de la réflectivité d'un réseau de Bragg à pas effectif variable et quelle est linfluence de leurs fréquences. Il est possible d'affirmer que des oscillations dont la fréquence est proche de la fréquence de modulation du signal, dégradent de facons importantes les performances d'un système,en engendrant des interférences intra-ou inter-symboles au moment de la réception.

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Dissertations / Theses on the topic 'Fibre à réseau de Bragg'

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