Dissertations / Theses: 'Impulsi laser'

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Empironi, Andrea. "Lavorazione laser ad impulsi di materiali metallici sottili alto-riflettenti: analisi di fattibilità." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018.

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Abstract:

All’interno del presente elaborato di tesi viene condotto uno studio di fattibilità riguardante la realizzazione di giunti saldati per trasparenza di spessori sottili di Alluminio su Rame. Il processo di saldatura laser di materiali dissimili alto-riflettenti, come quelli in esame, presenta le seguenti problematiche principali: lo scarso assorbimento del fascio laser da parte di entrambi i metalli, la presenza di difetti di saldatura quali cricche, insellamenti del cordone, porosità e la possibile formazione di intermetallici fragili. Tutte le prove sperimentali sono state realizzate grazie ad una macchina di saldatura laser che emette il fascio in regime impulsato (con impulsi della durata compresa tra 12 e 500 ns), alla lunghezza d’onda di 1064 nm. Testando gli effetti di ogni forma d’onda a disposizione, in combinazione con differenti velocità d’avanzamento del fascio su entrambi i materiali, viene portata a termine la caratterizzazione sperimentale della macchina e, in seguito, il focus si sposta sull’analisi dei giunti saldati. In primo luogo, vengono messi in mostra i risultati ottenibili tramite saldatura lineare e, successivamente, viene analizzata la tecnica di saldatura wobbling con ampiezza circolare pari a 0,1 mm, la quale ha condotto alla realizzazione dei giunti migliori. A seguito di vari set di prove sperimentali, sono state individuate due possibili finestre operative, ciascuna contraddistinta da determinati parametri di processo individuati come ottimali. È stata effettuata una prima caratterizzazione meccanica dei giunti qualitativamente migliori tramite prove di microdurezza Vickers con carico pari a 0,1 kg. In conclusione, vengono approfonditi i risultati ottenuti grazie ai parametri di processo individuati e vengono presi in considerazione eventuali sviluppi futuri, come la realizzazione di cordoni dalla forma a spirale.

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Tani, Silvio. "Applicabilità di sorgenti laser ad impulsi lunghi nella saldatura di ottone." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016.

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Abstract:

Nella seguente tesi viene affrontato il problema dell'applicabilità di sorgenti laser nella saldatura dell'ottone; questo materiale risulta difficile da saldare poiché nella lega è presente lo zinco, un elemento altamente volatile. La presenza dello zinco comporta la realizzazione di cordoni di saldatura non ottimali, caratterizzati da inclusioni e porosità. Nell'elaborato viene prima descritto il laser con le sue applicazioni industriali; poi seguono in ordine una descrizione del laser Nd:YAG, una panoramica sull'ottone OT 63 (CuZn37) trattato ed una descrizione dettagliata sul sistema laser usato per le prove in laboratorio (sistema SISMA SWA-300). Infine viene trattata in maniera molto approfondita la parte relativa alle prove effettuate sull'ottone, mettendo in evidenza i parametri usati e commentando i risultati ottenuti, in modo da avere un'idea circa l'effettiva applicabilità dei processi di saldatura laser sul materiale in oggetto.

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Carughi, Giovanni. "Lavorazioni laser ad impulsi di materiali metallici sottili alto riflettenti: analisi dei risultati." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018.

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Abstract:

Gli spiccati vantaggi di adottare fasci laser per la saldatura di componenti elettrici estremamente sensibili ad alterazioni termiche sono visti con molto interesse da sempre più aziende, soprattutto appartenenti al mondo dell’automotive dove l’elettrificazione nei prossimi anni farà da padrona e risulta necessario trovare processi performanti per effettuare giunzioni solide e con elevate caratteristiche meccaniche ed elettriche delle celle per l’accumulo di energia elettrica. Diversi studi hanno già portato ad ottenere buone saldature di spessori sottili di rame e alluminio con laser di elevata potenza di tipo continuo, la saldatura di questi materiali con laser di tipo impulsato invece risulta ancora tutta da esplorare e ad oggi sono poche le macchine in commercio che permettono di eseguire tali lavorazioni e le ricerche scientifiche a riguardo. L’elaborato contiene tutti i passaggi logici e i risultati ottenuti in termini di profondità di penetrazione e larghezza di interfaccia dei cordoni che sono stati rilevati durante la ricerca dei parametri di lavorazione ideali per ottenere giunzioni per trasparenza di rame su alluminio con elevate resistenze meccaniche, basse resistenza elettriche e ridotte porosità ed imperfezioni. Le prove sono state effettuate utilizzando una sorgente laser in fibra Yb da 100 W ad impulsi dell’ordine dei nanosecondi.

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Michau, Vincent. "Conversion de fréquence et compression d'impulsion d'un laser alexandrite par diffusion Raman stimulée intracavité." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112065.

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Abstract:

Un système laser alexandrite de forte puissance a été mis au point. Il délivre une impulsion de 500 mj en énergie sur une plage d'accord de 60 nm à la cadence de 4 Hz. Ce développement a été accompagnée d'une étude générale de la possibilité d'accord en fréquence des cavités en anneau associées a des milieux présentant du gain en bande large. Un dispositif de diffusion Raman stimulée intracavité permettant de déplacer la plage d'accord de l'alexandrite vers l'infrarouge a été modélisé sur microordinateur et testé expérimentalement. Un rendement quantique de conversion de 40% a ainsi été obtenu. Par ailleurs, la technique de compression temporelle d'impulsion par diffusion Raman stimulée intracavité a été appliquée au laser alexandrite: taux de compression de 5

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Sasoh, Akihiro, Koichi Mori, Kohei Anju, Koji Suzuki, Masaya Shimono, and Keisuke Sawada. "Diagnostics and Impulse Performance of Laser-Ablative Propulsion." American Institite of Physics, 2008. http://hdl.handle.net/2237/12005.

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Simoncig, Alberto. "The role of the electron recoiling mechanism in coherent light high-order harmonics generation: from the source to the applications." Doctoral thesis, Università degli studi di Trieste, 2010. http://hdl.handle.net/10077/3581.

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Abstract:

2008/2009
I processi di generazione di armoniche di ordine superiore (High-order Harmonic Generation o HHG) in gas inerti rappresentano, attualmente, la tecnica piu` promettente per la creazione di impulsi di luce coerente nell'estremo ultra-violetto (EUV) in una configurazione table-top. I processi HHG si basano sull'interazione non-lineare, tra impulsi laser ultra-corti, tipicamente dell'ordine della decina di femtosecondi, e atomi di gas inerti. Le caratteristiche che distinguono i processi HHG sono la loro durata temporale, che puo` essere nel dominio degli attosecondo e il fatto che l'interazione e` non perturbativa. Invece, la natura quantistica dei processi HHG implica la presenza di meccanismi di diffusione che influenzano la funzione d'onda dell'elettrone atomico coinvolto nell'interazione con il campo laser. Il ruolo della diffusione viene usualmente trascurato nella letteratura corrente, sebbene quest'ultima sia strettamente legata al controllo dell'efficienza del processo HHG e dello stato di polarizzazione dei fotoni generati. Il lavoro di tesi e` focalizzato sullo studio sperimentale e teorico/fenomenologico del ruolo dei meccanismi di diffusione, e sul loro controllo, al fine di incrementare l'efficienza e la qualita` ottica, i.e. coerenza, struttura temporale, etc., dei fotoni HHG prodotti. Gli studi e gli esperimenti condotti forniscono, in base alla nostra attuale conoscenza, la prima dimostrazione quantitativa a supporto del modello di Leweinstein. Accanto alla caratterizzazione spettrale, viene presentato uno studio accurato circa le condizioni minime necessarie a generare impulsi HHG, sempre legate al ruolo della diffusione della funzione d'onda elettronica. I risultati hanno permesso di ottenere una piu` profonda comprensione della complessa dinamica non-lineare, che sta alla base dei processi HHG. Accanto allo studio della diffusione si e` cercato di ottenere il controllo sullo stato di polarizzazione degli impulsi HHG, i quali mantengono la polarizzazione della radiazione laser utilizzata. La stessa diffusione impedisce di creare efficientemente armoniche di ordine superiore con polarizzazione ellittica (o circolare). Per risovere questo problema e` stata abbiamo sviluppato una collaborazione con il gruppo CXRO del Lawrence Berkeley National Laboratory, (Berkeley, USA), grazie al quale sono state realizzate una serie di ottiche multistrati innovative basate sul principio dell'angolo di Brewster, e disegnate appositamente per polarizzare circolarmente impulsi di luce EUV. Queste ultime sono state preliminarmente testate con successo sulla beam-line 6.3.2 del sincrotrone di Berkeley. La parte finale della tesi presenta la prima sorgente di impulsi HHG, polarizzati circolarmente utilizzando i citati multistrati. Per verificare l'efficienza e` di questi multistrati e` stato condotto un esperimento di dicroismo magnetico circolare con radiazioni EUV (EUV-MCD), unico nel sul genere, in quanto utilizza gli impulsi HHG polarizzati circolarmente per sondare il comportamento dicroico in corrispondenza delle soglie di assorbimento M di metalli ferromagnetici come Fe e Ni o delle loro leghe. Il fine ultimo e` dato dalla realizzazione di un esperimento risolto in tempo capace di utlizzare impulsi HHG circolarmente polarizzati per comprendere il processo di demagnetizzazione di sistemi ferromagnetici, sulla scala temporale del femtosecondo.
XXII Ciclo
1982

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Delahaye, Hugo. "Lasers femtosecondes SWIR-MIR à fibres optiques pour la génération de rayonnements secondaires de l’EUV au MIR." Thesis, Limoges, 2020. http://www.theses.fr/2020LIMO0064.

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Abstract:

L’interaction entre l’auto-modulation de phase de phase et la dispersion temporelle permet l’installation du régime solitonique, solution de l’équation de Schrödinger en régime non linéaire. Dans le cas d’impulsion subpicoseconde emplissant la condition d’existence du soliton fondamental, leur large spectre les expose à la dispersion d’ordre 3 et la susceptibilité Raman. L’interaction de ses phénomènes mène à l’auto-décalage de soliton. La fission solitonique et l’auto-décalage de soliton permettent la génération d’impulsion proche 100 fs accordables en longueur d’onde. La problématique de la thèse se résume à l’utilisation de ce phénomène pour développer des systèmes à fortes puissances crêtes à des longueurs d’ondes, entre 2 et 3μm,non couvertes par les lasers de type MOPA et MOFA. Le design de fibres à large aire modale a été nécessaire afin de réaliser des sources à fortes puissances crêtes dans la bande de transparence de la silice. L’étude des différentes fibres transparente dans le moyen infrarouge a été nécessaire ainsi que leur intégration dans un système MOFA pour la réalisation de source dans la gamme [2,4;3] μm.La maitrise des propriétés du régime solitonique a permis de génération des impulsions de puissance crête proche et supérieure au MW dans des fibres souples à cœur plein (0,8MW à 1,7μm et 2,8MW à 2,2μm); ainsi que, la génération de soliton via un laser monolithique à des longueurs d’ondes peu couvertes >2,4 μm avec des puissances crêtes non égalées (35kW à 2,75μm, 9kW à 3,01μm)
The interaction between selfphase modulation and chromaticdispersion allows the installation of the solitonic regime, a solution of Schrödinger's equation in non-linear regime. In the case of subpicosecond impulses filling the condition of existence of the fundamental soliton, their largespectral bandwidth exposes them to 3rd order dispersion and Raman susceptibility. The interaction of these phenomena leads to soliton self-frequency shift. Solitonic fission and soliton self-frequency shift allow the generation of near 100 fs tunable wavelength pulses. The problem of the thesis can be summarized by the use of this phenomenon to develop high peak power sourcesat wavelengths, between 2 and 3 μm, not covered by MOPA and MOFA lasers. The design of fibres with a large modal area was necessary in order to achieve high peak power sources in the transparency band of silica. The study of the different fibres transparent in the mid-infrared was necessary as well as their integration in a MOFA sourcefor the conceptionof sources in the range [2,4;3] μm. The mastery of the solitonic regime properties allowedusthe generation of pulses of peak power close to and above MWin flexible fibres with a solid core (0.8MW to 1.7μm and 2.8MW to 2.2μm). Another result wasthe generation of soliton via a monolithic laser at wavelengths poorly covered>2.4 μm with peak powers (35kW to 2.75μm, 9kW to 3.01μm)

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Miranda, Miguel Nicolau da Costa Ribeiro de. "Amplificação óptica de impulsos laser ultra-curtos." Master's thesis, Porto : edição do autor, 2006. http://hdl.handle.net/10216/64091.

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Miranda, Miguel Nicolau da Costa Ribeiro de. "Amplificação óptica de impulsos laser ultra-curtos." Dissertação, Porto : edição do autor, 2006. http://catalogo.up.pt/F?func=find-b&local_base=FCB01&find_code=SYS&request=000089810.

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Adamonis, Jonas. "High power Nd:YAG laser for pumping of OPCPA systems." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2013. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2013~D_20130925_093516-33211.

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Abstract:

This thesis was aimed to develop, investigate and optimize high power Nd:YAG laser system for OPCPA (Optical Parametric Chirped Pulse Amplifiers) pump. The particular attention is paid for the temporal characteristics of the Nd:YAG amplifies output pulse. Employment of Fabry-Perоt etalons in the cavities of two-stage Nd:YAG regenerative amplifier enables for amplified pulse stretching from 60 fs to ~ 100 ps pulse widths. The modulation of amplified pulse envelope is minimal when ration of thickness of the etalons is around 2. Envelope modulation can be controlled by changing the reflectivity of etalons. In order to improve amplified pulse contrast, we for the first time to our knowledge implemented second order intensity dependent filter, based on the effect of fundamental pulse polarization rotation in unbalanced second harmonic generators. By using this method, the contrast of the output pulses was improved by >102 times. We also demonstrated that Gaussian pulses from the output of Nd: YAG amplifiers can be transformed into flat–top pulses by using cascade second harmonic generation processes. The developed high output energy Nd:YAG amplifiers system for OPCPA pumping is optically synchronized with pulses of Yb:KGW oscillator and features two 532 nm outputs with pulse parameters: a) Gaussian pulse profile, ~ 300 mJ energy, 75 ps pulsewidth; b) hiper- Gaussian pulse profile, ~100 mJ energy, pulse width 100-150 ps.
Disertacija yra skirta sukurti, ištirti ir optimizuoti didelės galios Nd: YAG lazerių sistemą efektyviam moduliuotos fazės signalų optinių parametrinių stiprintuvų kaupinimui. Ypatingas dėmesys yra skiriamas Nd:YAG stiprintuvų išvadinių impulsų laikinių parametrų formavimui. Pademonstravome, kad Fabry-Pero interferometrų panaudojimas Nd:YAG dvipakopio regeneracinio stiprintuvo rezonatoriuose leidžia stiprinamų impulsų trukmę padidinti nuo ~ 60 fs iki 100 ps. Tuo tarpu išvadinių impulsų laikinės plėtros mastas bei gaubtinės moduliacijos gylis gali būti valdomas keičiant etalonų atspindžio koeficientą, o jų gaubtinės moduliacijos vertė mažiausia, kai etalonų storio santykis artimas 2. Sustiprintų impulsų kontrasto gerinimui pirmą kartą pritaikėme netiesinį antros eilės filtrą, veikiantį fundamentinės spinduliuotės poliarizacijos sukimo, išderintame antros harmonikos generatoriuje, efekto pagrindu. Tokiu būdu Nd:YAG stiprintuvuose sustiprintų impulsų kontrasto vertė pagerinta apie 102 kartų. Taip pat pademonstruota, kad Nd: YAG stiprinimo sistemos išėjime naudojant pakopinius antros harmonikos generacijos procesus, Gauso formos impulsus galima transformuoti į hipergauso impulsus. Sukurta didelės išvadinės energijos pikosekundinė Nd:YAG stiprintuvų sistema yra optiškai sinchronizuota su užduodančio femtosekundinio Yb:KGW osciliatoriaus impulsais ir turi ~ 300 mJ , 75 ps trukmės Gauso impulsų bei 100 mJ, > 100 ps trukmės hipergauso laikinės formos impulsų išvadus.

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Meyers, Jason. "Tunable diode laser absorption spectroscopy characterization of impulse hypervelocity CO2 flows." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2009. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210279.

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Abstract:

Tunable diode laser absorption spectroscopy using an external cavity diode laser operating in the infra-red has been developed to monitor CO2 in the freestream of the Longshot hypervelocity facility at the Von Karman Institute for Fluid Dynamics. The Longshot facility offers a unique European facility for ground testing and numerical validation applications, however, some of the traditional data rebuilding aspects are in question. A non-intrusive absorption

sensor could significantly aid in improving the knowledge of freestream static values thereby improving the models used in data rebuilding and numerical simulation. The design of such a sensor also expands the spectroscopic capabilities of the Von Karman Institute.

The absorption sensor is designed around the single P12 (00001)-(30013) rovibrational transition near 1.6µm (6218.09cm-1 specifically) which yields relatively weak direct absorption levels at about 3.5% per meter for typical Longshot freestream conditions. However, when handled carefully, adequate signal-to-noise can be acquired to exploit significant flow information. By being able to operate in this range, total sensor cost can be easily an a factor of two or more cheaper than sensors designed for the deeper infrared. All sensor elements were mounted to a compact portable optics bench utilizing single-mode optical fibers to allow for quick installation at different facilities by eliminating tedious optical realigning. Scans at 600Hz were performed over 20ms of the 40ms test time to extract core static temperature, pressure and velocity.

These results are compared with the current state of the Longshot data rebuild method. The non-uniform flow properties of the shear layer and test cabin rested gas accumulation was of an initial concern. The temperature and density gradients along with significant radial velocity components could result in DLAS temperature, pressure and velocity that are significantly different than that of the target freestream inviscid core values. Fortunately, with the proper selection of the P12 rotational number, this effect could be more or less ignored as the higher temperature and lower density gas of this region is relatively transparent.

Ultimately, acquired temperature and density were moderately accurate when compared to Longshot rebuilt results owing primarily to the baseline extraction which poses issues for such low absorption signals. However, the extracted velocity data are quite accurate. This is a definite puls for the sensor as the freestream enthalpy of cold hypersonic facilities is dictated primarily by the kinetic energy contribution. Being able to compare velocity gives insight to the level of vibration non-equilibrium in the flow. The velocity of the DLAS and the Longshot rebuild are quite close. This adds more weight to the argument that vibrational excitation is very low (if present at all) in the free stream and that the van de derWaals equation of state usage and constant specific heat assumption might be an adequate model for the data rebuild after all.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Battocchio, Pietro. "Laser Ablation Propulsion: Synthesis and Analysis of Materials and Impulse Measurements." Doctoral thesis, Università degli studi di Trento, 2023. https://hdl.handle.net/11572/371607.

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Abstract:

Among the many possible applications of laser ablation one of the more recent taken is related to nanosatellites propulsion. The study of Laser Ablation Propulsion (LAP) requires research activity on different fields like high power pulsed lasers, laser ablation itself, because it is still a problem to relate the well known mechanisms to impulse generation, and finally materials that represent the fuel in LAP. This thesis presents a research activity on LAP from its very beginning, with the development of an experimental apparatus to measure laser generated impulse and the first results on metals and polymers that paves the way to the development of future LAP materials. Chapter 1 presents an overview of the actual situation of space economy and its recent fast evolution that led in the last years to the exploitation of space for many different applications, also by private companies. The so called New Space Economy is the background on which LAP develops, as an attractive propulsion technique for nano satellites, nowadays extremely diffused in all kind of space missions, and as a possible solution for the space debris problem. In this Chapter typical results obtained in LAP are also reviewed and compared with other solutions both for space debris and propulsion, in order to obtain a better image of its applicability range. Chapter 2 deals with laser ablation. Initially the parameters that play a role in laser ablation are discussed, in particular those related to the laser source like wavelength, pulse duration and repetition rate, to give an overview of the experimental conditions involved. Then general phenomenological observations on laser ablation are presented and related to the physical mechanisms involved, both in the case of metals and polymers, highlighting the main differences between these two classes of materials. The experimental part of this thesis starts in Chapter 3, with the description of the experimental apparatus developed to measure the laser generated mechanical impulses in the order of uN s. The different strategies to perform this kind of measurements are reviewed and compared to the one adopted in this work, based on a ballistic pendulum, and main advantages and problems are discussed. A technical description of the apparatus is given, focusing in particular on all the precautions that have been taken in order to let the pendulum operate in as ideal as possible conditions. The measurement procedure developed during this work is then described in detail, by discussing data analysis and showing some examples. Chapter 4 also deals with the development of the apparatus, in particular for what concerns the estimation of the laser energy density that reaches the target material (fluence), a fundamental parameter for LAP measurements. Some measurements on metals are also presented here in order to discuss some features related to the measurements of some common LAP parameters. Chapter 5 and 6 deal with LAP using polymers, and in particular with experiments devoted to the understanding of material properties that mainly affect LAP performances. The starting material chosen for these experiments is poly(vinyl chloride)(PVC), a benchmark in LAP experiments. Chapter 5 compares localized or uniform laser absorption by PVC, that can be obtained respectively by including carbon nanoparticles in the polymer matrix or by mixing PVC with an absorbing polymer (poly(styrene sulfonate)). The comparison is carried out from the optical an thermodynamical point of view, along with impulse generation. Specific ablation mechanisms are also discussed, showing that a localized absorption of laser radiation is more energetically efficient for impulse generation. Chapter 6 then continues the work on PVC containing nanoparticles, investigating the role of their size, morphology and concentration in laser ablation and in impulse generation. Both commercial and green produced carbon nanoparticles are used for these experiments showing that, at least in the considered size range, the only parameter that affects laser ablation is the number density of absorption centers in the polymer matrix, and not size or morphology. This points the direction to follow in the development of a polymeric material for LAP applications. Some open problems and future works are presented in Chapter 7. Effects on impulse generated by irradiating multiple times the same region are discussed, showing opposite behaviours between metals and polymers, for which still there is not a clear explanation. Then experimental issues and some results on specific impulse measurements are presented, and difficulties related to this measurement in metals briefly discussed. Finally laser ablation in a confined geometry is considered as an attracting technique to enhance impulse generation. And some results on PVC are shown. As a conclusion, main results obtained in this thesis are highlighted, and possible future research activities, developments and perspectives are discussed.

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Derrien, Thibault. "Nanostructuration de cellules photovoltaïques par impulsion laser ultracourte. : étude numérique des mécanismes de formation." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4005.

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Abstract:

La texturisation de matériaux par irradiation laser ultracourt est un procédé permettant de modifier les propriétés optiques et électriques de la matière en formant des nano et microstructures en surface, apparaissant au cours des irradiations successives. Le contrôle du procédé et le développement des applications nécessitent une compréhension des mécanismes mis en jeu. Les processus intervenant sont étudiés à l'aide de simulations numériques, et sont comparés à des résultats expérimentaux. L'étude est menée dans le cadre de l'augmentation du rendement des cellules photovoltaïques basées sur du silicium massif
Ultrashort laser pulsed texturing is a process which allows to modify optical and electrical properties of matter, through formation of nano and micro structures on surface, appearing from pulse to pulse. Control of the process and developments of the potential applications need a good knowledge of the formation mechanisms. Processes occuring during the interaction are studied using numerical simulations and are compared to experimental results. The study aims to increase the efficiency of solar cells based on bulk silicon

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Kuba, Jaroslav. "Etude expérimentale et théorique des lasers X pompés par une impulsion laser ultra-brève : pompage transitoire des ions d'argent nickeloi͏̈de." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112295.

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Abstract:

Dans cette thèse nous étudions expérimentalement et théoriquement un nouveau type de lasers X, dits " collisionnels transitoires ". Ces lasers sont pompés par la combinaison d'une impulsion laser 'longue' (-500 ps) et d'une impulsion courte ( ̃1 ps ou moins). Ce schéma permet de réduire drastiquement l'énergie nécessaire pour la création du milieu amplificateur et donc de diminuer le laser de pompe à l'échelle " table-top ". Notre travail avait pour but notamment de (1) développer et créer en routine un laser transitoire à 13. 9 nm (transition 4d-4p dans l'argent nickeloi͏̈de) ; (2) caractériser en détail, temporellement et spatialement, le faisceau émis (3) démontrer son potentiel pour des applications. Trois campagnes expérimentales ont été effectuées sur trois installations de laser de puissance. Dans la première expérience, une amélioration partielle des caractéristiques du faisceau du laser X à l'argent nickeloi͏̈de, en particulier sa divergence horizontale, a été obtenue par un pompage à deux couleurs, dans lequel l'impulsion longue est doublée en fréquence (2w). Une nouvelle raie laser, émise à 16 nm, a été observée pour la première fois et a été attribuée à une transition 4f-4d dans l'argent nickeloi͏̈de. Nous avons observé que l'irradiation par une onde progressive a réduit considérablement la durée de l'impulsion laser X, ce qui est expliqué par notre modèle théorique. Dans l'expérience suivante une durée du laser transitoire à 13. 9 nm de 1. 9 ps a été mesurée. C'est l'impulsion laser X la plus brève jamais démontrée. Ces résultats ont été expliqués par notre modèle et une simulation numérique par le code EHYBRID. Enfin, dans la troisième expérience le faisceau laser X a été envoyé dans un interféromètre à bi-miroir de Fresnel et des franges d'un bon contraste ont été obtenues. Ces résultats préliminaires constituent un premier pas vers des applications interférometriques avec une resolution p̃s
The objective of this thesis was to investigate both experimentally and theoretically a new type of X-ray lasers, the so-called transient collisional X-ray lasers. These lasers are pumped by a combination of a 'long' (5̃00 ps) and a 'short' (- 1 ps or less) driving laser pulses. This pumping scheme reduces dramatically the energy required to create the amplifying medium and hence allows to reduce the scale of the X-ray laser driver to a "table-top" class. Our work was mainly devoted to (1) the development and routine generation of a transient X-ray laser, emitting at 13. 9 nm (4d-4p transition in Ni-like Ag); (2) the detailed spatial and temporal characterisation of the emitted beam, and (3) a demonstration of its potential for applications. Three experimental campaigns were carried out at three different high-power laser facilities. In the first experiment, a partial improvement of the Ni-like silver X-ray laser beam characteristics, especially its horizontal divergence, was obtained by using a "two-colour" irradiation, in which the long pulse is frequency-doubled (2w). A new lasing line, emitted at 16 nm, was observed for the first time and attributed to a 4f-4d transition in Ni-like silver. When a travelling-wave irradiation was applied, a significant shortening of the X-ray laser pulse duration was demonstrated and explained by our model. In a subsequent experiment using a high-resolution streak camera, the duration of the 13. 9 nm transient X-ray laser was measured to be of 1. 9 ps. This is the shortest X-ray laser pulse ever demonstrated to-date. The results obtained were compared to analytical and quasi-analytical model calculations, as well as to a numerical simulation using a 1. 5D hydrocode. Finally in the third experiment, the X-ray laser beam was sent to a Fresnel bi-mirror interferometer and fringes with a good visibility were obtained. These preliminary results represent the first step towards interferometric applications with p̃s resolution

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Labouret, Timothée. "Irradiation laser ultrabrève de nanobâtonnets d'or individuels en milieu aqueux : photo-génération de phénomènes d'intérêt biomédical." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC078/document.

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Abstract:

Les nanoparticules d’or présentent des propriétés optiques particulières grâce au phénomène de résonance de plasmon de surface. L’irradiation laser d’une nanoparticule au voisinage de sa fréquence de résonance induit deux effets notables : une forte absorption de l’énergie lumineuse et une amplification du champ électromagnétique dans son environnement proche. Grâce à ces deux caractéristiques et à la bonne biocompatibilité de l’or, ces nano-objets peuvent être utilisés pour bon nombre d’applications biomédicales déclenchées par la lumière. Dans ce domaine, les nanobâtonnets d’or (AuNR) sont particulièrement prometteurs. En effet, il est possible d’accorder leur fréquence de résonance via leur rapport d’aspect, par exemple pour la placer dans la fenêtre de transparence relative des tissus biologiques (650–1350 nm). Cette résonance présente alors un facteur de qualité élevé. L’irradiation d’AuNR produit ainsi de multiples effets biologiques complexes, surtout avec des impulsions ultrabrèves intenses. Néanmoins, la physique de l’AuNR en milieu aqueux n’est réellement comprise que dans des conditions plus simples. C’est pourquoi cette thèse vise à mieux comprendre cette multi-physique dans les conditions d’irradiation pertinentes pour la biologie. Elle apporte des éléments de réponse théoriques, numériques et expérimentaux sur la réponse optique transitoire, la dynamique des échanges d’énergies, la génération plasmonique de plasma, la photoluminescence et la production de dérivés réactifs de l’oxygène. Tous ces processus ont un impact biologique ou biomédical. Leur analyse révèle avant tout le rôle prépondérant des électrons chauds en régime ultrabref
Gold nanoparticles exhibit specific optical properties thanks to surface plasmon resonance. Laser irradiation close to their resonance frequency induces two main effects : a high absorption of the electromagnetic energy and an enhancement of the electromagnetic field in their close vicinity. In addition, gold is biocompatible. These three features have made them extremely useful for a number of light-triggered biomedical applications. In this field, gold nanorods (AuNRs) specifically show promise. Indeed, their resonance frequency can be tuned by changing their aspect ratio in order to match the window where biological media are relatively transparent (650–1350 nm). Their resonance then exhibits a high quality factor. As a result, light irradiation of AuNRs triggers various complex biological effects, especially when intense, ultrashort pulses are used. Nevertheless, the physics of irradiated AuNRs in aqueous media is only properly understood in more simple situations. That is why this thesis aims at reaching a better understanding of these multi-physics in biologically relevant irradiation conditions. It provides theoretical, numerical and experimental pieces of information about the transient optical response, the dynamics of energy transfer, the plasmon-assisted plasma generation, the photoluminescence and the production of reactive oxygen species. Each of these processes has biological or biomedical impact. Analyzing the underlying mechanisms reveals above all the major role of hot electrons in the ultrashort regime

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Scurria, Giuseppe. "High power 2 μm fiber laser for mid-infrared supercontinuum generation in fluoride fibers." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0342.

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Abstract:

Le développement de sources optiques ayant une forte brillance et un large spectre est nécessaire pour différentes applications telles que les contremesures optroniques, les systèmes LIDAR et la spectroscopie. Ce travail de thèse est consacré à l'étude de la génération de supercontinuum de forte puissance dans le domaine spectral allant de 2 à 5 μm. Un laser à fibre dopé thulium, émettant à 2 μm, a été réalisé et caractérisé en régimes continu, déclenché et à verrouillage de modes déclenchés. En régime continu, une puissance de 45 W a été atteinte avec un rendement différentiel de 58%. L'intégration de deux embouts en quartz fondu, fusionnés aux extrémités de la fibre active, a permis une amélioration drastique du contrôle de la température et de la stabilité générale du système dans tous les régimes de fonctionnement précédemment mentionnés. En régime combiné, de verrouillage de modes déclenchés, la puissance moyenne maximale en sortie de laser était de 40 W à une fréquence de déclenchement de 150 kHz. Pour une puissance moyenne en sortie de 20 W et une fréquence de déclenchement de 50 kHz, l'impulsion verrouillée la plus énergétique avait une énergie de 88 μJ et une puissance crête estimée de 60 kW. Dans tous les régimes de fonctionnement mentionnés, le facteur de propagation du faisceau M2 était proche de la limite de diffraction avec une excellente valeur de 1,1. Le faisceau de ce laser fibré a été utilisé pour pomper des fibres optiques en fluorure pour la génération de supercontinuum dans le domaine spectral de 2 à 5 μm. Les travaux expérimentaux ont été focalisés sur les matériaux en fluorure que sont le ZBLAN et le fluorure d’indium (InF3). Avec la fibre en ZBLAN, plus de 10 W ont été générés sur l'ensemble du domaine spectral avec une limite supérieure de domaine spectrale allant jusqu'à 4,4 μm. L'efficacité de conversion du supercontinuum a été mesurée à 35%, 28%, 15% et 8% pour un faisceau généré de longueur d'onde supérieure à 2,15 μm, 2,65 μm, 3,1 μm et 3,5 μm, respectivement. Concernant la fibre en InF3, la réalisation d'un nouveau système d'injection (combinant une fibre ZBLAN large coeur et un coupleur commercial fibre à fibre) a permis d'atteindre une grande stabilité thermo-mécanique de la fibre pendant les expériences à haute puissance. La génération de supercontinuum dans cette fibre s'est concrétisée par un faisceau de sortie dont le spectre atteignait la longueur d'onde de 4,7 μm et une puissance de 7 W sur l'ensemble du domaine spectral. À notre connaissance, ceci est le premier faisceau supercontinuum, ayant une puissance de l'ordre de quelques watts, généré dans une fibre en InF3 pompée par un oscillateur unique
High brightness and broad spectrum optical sources in the mid-infrared (mid-IR) are promising for different applications such as optronic countermeasures, LIDAR systems and spectroscopy. This thesis research work is dedicated to the investigation of high power supercontinuum generation in the 2-5 μm range. A thulium-doped fiber laser emitting at 2 μm has been built and characterized in continuous wave, Q-switching and Q-switched mode-locking regime. In continuous wave operation, as much as 45 W have been reached with a slope efficiency of 58%. The implementation of two fused-quartz end-caps fusion spliced at the extremities of the active-fiber improved the thermal management and the overall stability of the entire system in all mentioned regimes of operation, allowing for higher pump powers. In Q-switched mode-locking, the maximum average output power level was 40 W, for a Q-switch repetition rate of 150 kHz. At the average output power level of 20 W and 50 kHz of Q-switch repetition rate, the most energetic mode-locked pulse had an energy of 88 μJ and an estimated peak power of ~60 kW. In all the mentioned operation regimes, the measured beam parameter M2 of the fiber laser was 1.1, close to the diffraction limit. This laser has been used to pump fluoride optical fibers (ZBLAN and InF3) for supercontinuum generation in the 2-5 μm range. In ZBLAN, more than 10 W in all spectral bands have been obtained, with an output spectrum extending up to 4.4 μm. A conversion efficiency of 35%/28%/15%/8% has been measured for wavelengths longer than 2.15 μm/2.65 μm/3.1 μm/3.5 μm, respectively. For the InF3 fiber, a new design of an injection system, consisting of a large core diameter ZBLAN optical fiber and a commercial fiber-to-fiber coupler, allowed to enhance the thermo-mechanical stability of the fiber. The supercontinuum radiation generated in InF3 showed an output spectrum spanning up to around 4.7 μm with an output power level of 7 W in all spectral bands. To the best of our knowledge, this was the first Watt-level supercontinuum radiation in an InF3 fiber pumped by a singleoscillator

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Salin, François. "Étude et réalisation d'une chaine laser femtoseconde : rôle des phénomènes solitons dans les lasers femtosecondes à dispersion contrôlée." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112096.

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Abstract:

Ce mémoire décrit plusieurs expériences effectuées à l'aide d'impulsions laser femtosecondes. Nous analysons le fonctionnement d'une source laser capable de produire de telles impulsions. Nous nous sommes intéressés ici à un laser à colorants en anneau à blocage de modes passifs et dont la dispersion de vitesse de groupe peut être contrôlée. Nous avons étudié de façon théorique la stabilité géométrique de la cavité laser ainsi que l'influence, sur les caractéristiques des impulsions produites, des paramètres du laser que sont les saturations du gain et des pertes et la dispersion de vitesse de groupe. Ces résultats sont comparés aux observations faites sur le laser femtoseconde que nous avons réalisé. Nous avons donc montré que le fonctionnement de ce type de laser est basé sur des phénomènes solitons en analysant un régime particulier du laser qui émet alors, des impulsions semblables à des solitons d'ordre 3. L'énergie des n'étant en général impulsions produites par ces lasers pas suffisante pour des expériences de spectroscopie une chaine amplificatrice ayant un gain d'environ 106 est décrite. Nous présentons aussi un nouveau système de compensation de la dispersion de la chaine amplificatrice utilisant des prismes à très haut indice ainsi qu'un dispositif permettant de mesurer des impulsions femtosecondes à l'aide d'une seule impulsion. Enfin, une nouvelle méthode de mesure monocoup de la réponse temporelle de l'effet Kerr optique basée sur l'utilisation de la modulation de fréquence observée sur un "continuum spectral" est présentée
We describe and analyze the production of femtosecond pulses in a passively mode-locked dye laser. We have studied theoretically the geometrical stability of the laser cavity and the influence of gain and loss saturation and group velocity dispersion on the pulse characteristics. These results are compare with the experimental observations obtained in a home-built femtosecond laser. We then present an experiment showing the soliton character of the pulses. In this experiment, we have observed high order solitons directly produced by a femtosecond laser. An amplifier with a 106 gain is described. We also pre sent a new system using four high index prisms to compensate the amplifier group velocity dispersion. We then show that femtosecond pulses can be analyzed using a single shot auto correlator. A last we present a new scheme to measure with a single pulse the temporal evolution of the optical Kerr effect in transparent materials

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Weiss, Jiří. "Diagnostika impulzů Ti:Sa laseru pro generaci plazmatu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2015. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-231778.

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Abstract:

This diploma thesis is focused on investigation of temporal characteristics of laser pulses generated by oscillator with Ti:Sapphire active laser medium. In terms of properties of laserinduced plasmas the beam quality is crucial, in particular laser pulse contrast ratio. A new prototype of third order autocorrelator was designed. Pulse contrast ratio measurement is based on sum frequency generation between pulse of fundamental wavelength and its frequency doubled replica. Dynamic range of presented autocorrelator is estimated to be up to 8×10^12 which is more than currently available commercial devices can offer.

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Rouzée, Arnaud. "ALIGNEMENT UNI ET TRIDIMENSIONNEL DE MOLÉCULES PAR IMPULSION LASER FEMTOSECONDE." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00398990.

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Abstract:

Le sujet de cette thèse concerne l'étude de l'alignement de molécules linéaires et asymétriques engendré par une impulsion laser intense. Dans le cas d'une impulsion courte par rapport à la rotation moléculaire, l'alignement créé est périodique après l'extinction du champ. Nous étudions théoriquement et expérimentalement les effets d'intensité, de température et de polarisation du champ électrique sur l'alignement produit. Pour des champs polarisés linéairement, l'interaction conduit à l'alignement de l'axe le plus polarisable de la molécule. Si le champ est polarisé elliptiquement, l'impulsion peut engendrer un alignement simultané des trois axes principaux d'inertie d'une molécule asymétrique. Cet alignement peut être caractérisé expérimentalement à l'aide de techniques pompe-sonde qui exploitent les propriétés optiques du milieu. Elles nécessitent l'utilisation d'une deuxième impulsion de faible intensité décalée temporellement. Trois techniques ont été exploitées au cours de cette thèse. La première technique mesure une dépolarisation due à la biréfringence du milieu lorsque les molécules sont alignées. La seconde s'appuie sur la défocalisation de l'impulsion sur un gradient d'indice créé suite à la variation spatiale de l'alignement vis-à-vis du profil spatial du champ. La dernière passe par la création d'un réseau d'indice à l'intersection de deux impulsions intenses, qui va provoquer la diffraction de l'impulsion sonde. Ces trois techniques ont été utilisées pour caractériser l'alignement de la molécule linéaire CO2 et nous montrons que l'alignement 3-D d'une molécule asymétrique comme l'éthylène peut être mesuré à l'aide de la technique de biréfringence.

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Game, G. W. "A laser guided gun launched projectile system using impulsive controls." Thesis, University of Bath, 1988. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.760578.

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MENIS, THIERRY. "Reponse d'un systeme atomique simple a une impulsion laser femtoseconde." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066176.

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Abstract:

La these porte sur la reponse d'un systeme atomique simple soumis a une impulsion laser tres breve "femtoseconde" et tres intense. Des effets nouveaux et inattendus ont ete recemment observes dans ce contexte. La these aborde l'etude theorique de deux de ces effets : la generation d'harmoniques d'ordres tres eleves et la possible stabilisation d'atomes vis a vis de l'ionisation dans un champ ultra-intense. Sont abordes successivement dans ce contexte : la theorie des perturbations exponentielles qui utilise le developpement de magnus de l'operateur d'evolution. Une application specifique est traitee, qui montre les avantages et les limitations de la methode. La reponse de systemes classiques et quantique unidimensionnels (oscillateurs anharmoniques monomiaux, potentiels modeles,. . . ) et tridimensionnels (systeme de kepler) a ete modelisee. Les spectres d'harmoniques et le phenomene de stabilisation sont etudies en detail. Le caractere universel de la reponse de ces systemes est bien mise en evidence.

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Sarafianos, Alexandre. "Injection de fautes par impulsion laser dans des circuits sécurisés." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00944943.

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Abstract:

De tout temps, l'Homme s'est vu contraint de protéger les fruits de sa créativité et les domaines concernant sa sécurité. Ses informations sont souvent sensibles, dans les relations politiques et commerciales notamment. Aussi, la nécessité de les protéger en les rendant opaques au regard d'adversaires ou de concurrents est vite survenue. Depuis l'Antiquité, les procédés de masquages et enfin de cryptages furent nombreux. Les techniques de protection, depuis l'époque industrielle n'ont fait que croître pour voir apparaître, durant la seconde guerre mondiale, l'archétype des machines électromécaniques (telle l'Enigma), aux performances réputées inviolables. De nos jours, les nouveaux circuits de protection embarquent des procédés aux algorithmes hyper performants. Malgré toutes ces protections, les produits restent la cible privilégiée des " pirates " qui cherchent à casser par tous les moyens les structures de sécurisation, en vue d'utilisations frauduleuses. Ces " hackers " disposent d'une multitude de techniques d'attaques, l'une d'elles utilise un procédé par injections de fautes à l'aide d'un faisceau laser. Dès le début de ce manuscrit (Chapitre I), l'état de l'art de l'injection de fautes sera développé, en se focalisant sur celles faite à l'aide d'un faisceau laser. Ceci aidera à bien appréhender ces procédés intrusifs et ainsi protéger au mieux les microcontrôleurs sécurisés contre ces types d'attaques. Il est nécessaire de bien comprendre les phénomènes physiques mis en jeu lors de l'interaction entre une onde de lumière cohérente, tels les lasers et le matériau physico-chimique qu'est le silicium. De la compréhension de ces phénomènes, une modélisation électrique des portes CMOS sous illumination laser a été mise en oeuvre pour prévoir leurs comportements (chapitre II). De bonnes corrélations ont pu être obtenues entre mesures et simulations électrique. Ces résultats peuvent permettre de tester la sensibilité au laser de portes CMOS au travers de cartographies de simulation. De cette meilleure compréhension des phénomènes et de ce simulateur mis en place, de nombreuses contre-mesures ont été imaginées. Les nouvelles techniques développées, présentées dans ce manuscrit, donnent déjà des pistes pour accroître la robustesse des circuits CMOS contre des attaques laser. D'ores et déjà, ce travail a permis la mise en oeuvre de détecteurs lasers embarqués sur les puces récentes, renforçant ainsi sensiblement la sécurité des produits contre une attaque de type laser.

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Mauger, Sarah. "Couplage entre auto-focalisation et diffusion Brillouin stimulée pour une impulsion laser nanoseconde dans la silice." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00638962.

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Abstract:

Dans le cadre des études sur l'endommagement laser liées au projet Mégajoule, nous analysons le couplage entre l'auto-focalisation induite par effet Kerr et la rétrodiffusion Brillouin stimulée pour des impulsions de durée nanoseconde se propageant dans des échantillons de silice. L'influence de la puissance d'entrée, des modulations de phase ou d'amplitude ainsi que la forme spatiale du faisceau sur la dynamique de filamentation est discutée. Nous montrons qu'une modulation d'amplitude appropriée divisant l'impulsion incidente en train d'impulsions de l'ordre de la dizaine de picosecondes supprime l'effet Brillouin pour toute puissance incidente mais réduit notablement la puissance laser disponible. A l'inverse, des impulsions modulées en phase avec une largeur spectrale comparable peuvent subir de la filamentation multiple et une auto-focalisation à distance plus courte causées par des instabilités modulationnelles. Nous démontrons cependant l'existence d'une largeur spectrale critique à partir de laquelle la rétrodiffusion peut être radicalement inhibée par une modulation de phase, même pour des fortes puissances. Cette observation reste valide pour des faisceaux de forme carrée avec des profils spatiaux plus larges, qui s'auto-focalisent beaucoup plus rapidement et se brisent en filaments multiples sur de courtes distances. L'inclusion de la génération de plasma pour limiter la croissance des ondes pompe et Stokes est finalement abordée.

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Gečys, Paulius. "Plonasluoksnių saulės elementų apdirbimas ultratrumpais lazerių impulsais." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2012. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2012~D_20121001_093544-75615.

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Abstract:

Disertacijos darbo tikslas buvo, modeliuojant bei vykdant eksperimentus, suprasti plonų sluoksnių, naudojamų Saulės elementuose, abliacijos procesus ultratrumpais impulsais, siekiant juos pritaikyti integruotų jungčių fotovoltiniuose moduliuose formavimui. Eksperimento rezultatams pagrysti buvo vykdomas lazerio spinduliuotės sklidimo bei pasiskirstymo plonasluoksnėje Saulės elemento struktūroje modeliavimas. Sugerta lazerio energija lokaliai užkaitiną medžiagą. Kadangi lazerinio proceso selektyvumas priklauso nuo medžiagos optinių savybių, todėl yra itin svarbu parinkti tinkamą lazerio spinduliuotės bangos ilgį, norint sukaupti spinduliuotę reikiamame plonasluoksnės struktūros sluoksnyje. Nustatyta, kad fundamentinė pikosekundinio lazerio spinduliuotė (1064 nm) yra optimaliausia P3 tipo rėžio formavimui CIGS Saulės elemente. Pramonės taikymams tai yra itin svarbu, nes tokiu atveju mažėja industrinės lazerinės sistemos sudėtingumas bei kaina. Saulės elementų efektyvumo tyrimai parodė nežymų fotoelektrinio efektyvumo sumažėjimą po lazerinio apdirbimo ultra trumpais impulsais, tačiau nebuvo užfiksuota defektų generacijos lazeriais paveiktose kanalo kraštų zonose. Disertacijoje pasiūlyti ir išbandyti pluošto formavimo ir lygiagretaus sluoksnių raižymo metodai, didinantys proceso našumą ir raižymo kokybę. Pikosekundiniai, didelio impulsų pasikartojimo dažnio lazeriai gali būti panaudoti didelės spartos bei aukštos kokybės Saulės elementų raižymo procesuose.
Present PhD thesis is the experimental and theoretical analysis of thin layer ultrashort pulsed laser ablation processes for photovoltaic devices. Experimental work was supported by modeling and simulation of energy coupling and dissipation inside the layers. The absorbed laser energy was transformed to localized transient heating inside the structure. Selectiveness of the ablation process was defined by optical and mechanical properties of the materials, and selection of the laser wavelength facilitated control of the structuring process. The 1064 nm wavelength was found optimal for the CIGS solar cell scribing in terms of quality and process speed. It is very positive result for industrial applications as the cost and the system complexity are decreased. The solar cell efficiency test revealed minor degradation in photo-electrical efficiency after the laser scribing was applied to the solar cell samples. Lock-in thermography measurements did not revealed any internal shunt formation during laser scribing with picosecond pulse duration. Picosecond lasers with fundamental harmonics and high repetition rates can be used to accomplish efficient and fast scribing process which is able to fit the demands for industrial solar cell scribing applications.

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Brikas, Marijus. "Silicio ir metalų mikroapdirbimas didelio impulsų pasikartojimo dažnio pikosekundiniais lazeriais." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2011. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2011~D_20110324_161301-79480.

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Abstract:

Disertacijos tikslas yra ištirti didelio impulsų pasikartojimo dažnio pikosekundinių lazerių pritaikomumą medžiagų mikroapdirbimui, bei išaiškinti tokių lazerių spinduliuotės sąveikos su metalais ir siliciu ypatybes. Eksperimentiškai buvo ištirta abliacijos slenksčio ir akumuliacijos koeficiento priklausomybė nuo lazerio impulso trukmės siliciui ir metalams. Sukurtas ir eksperimentiškai patvirtintas modelis optimalioms fokusavimo sąlygoms surasti, siekiant maksimalios abliacijos spartos. Didelei impulso energijai, medžiagos nugarinimo efektyvumas mažėja dėl ekranuojančio plazmos poveikio. Įvairių impulso trukmių lazeriai buvo panaudoti silicio gręžimui bei pjovimui. Paviršiaus spektroskopijos metodais, nustatyta, kad pjovimo metu silicis yra legiruojamas anglimi iki 5 µm gylio iš atmosferoje esančio anglies dvideginio, o susidariusi silicio karbido fazė įtakoja lazerinio pjovimo kokybę silicio bandinio gylyje. Taikant didelio impulsų pasikartojimo dažnio pikosekundinius lazerius sudėtingos formos detalių gamybai, rasti sąryšiai tarp paviršiaus šiurkštumo bei proceso parametrų. Pjaunant lazeriu stentus iš Nitinolio, šilumos nukreipimas nuo ruošinio riboja galimą panaudoti lazerio vidutinę galią ir tuo pačiu pasiekiamą efektyvųjį pjovimo greitį; Vykdant sidabro ir aukso abliaciją pikosekundiniu lazeriu skystyje, generuojamos siauro dydžių skirstinio nanodalelės, kurios sudaro stabilius koloidinius tirpalus.
The objective of the thesis is to investigate applicability of high pulse repetition rate picosecond lasers for microfabrication and to clarify high repetition rate pulse interaction with metals and silicon. The ablation threshold and accumulation rate dependence on the laser pulse duration for silicon and metals has been experimentally studied. The model of optimal focus conditions for the maximum ablation rate was developed and experimentally confirmed. The material evaporation rate decreases duo to plasma screening for high pulse energies. Various pulse length lasers have been used for cutting and drilling of silicon. In this work key properties of laser radiation, radiation absorption, ablation and plasma formation are discussed. Surface spectroscopy methods have shown that laser cutting of silicon in the air leads to the cut surface doping with carbon atoms up to 5 µm depth from carbon dioxide in the atmosphere, and the resulting silicon carbide influences the laser cut quality. Testing of applicability of high pulse repetition rate picosecond lasers for the production of complex shapes, relationships between surface roughness and process parameters were determined. Heat abstraction from the workpiece, during laser cutting of stents from nitinol, limits the potential use of the average laser power and the effective cutting speed The silver and gold picosecond laser ablation in the liquid medium generates a narrow size distribution of nanoparticles, which form a stable... [to full text]

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Sasoh, Akihiro, In-Seuck Jeung, and Jeong-Yeol Choi. "Access to Space without Energy and Propellant on Board." American Institite of Physics, 2008. http://hdl.handle.net/2237/12050.

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Capdessus, Rémi. "Dynamique d'un plasma non collisionnel interagissant avec une impulsion laser ultra-intense." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR15268/document.

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Abstract:

L'interaction d'un plasma avec une impulsion laser-intense suscite de plus en plus d'intérêt du fait des progrès en matière de technologie laser d'outils numériques. La réaction du rayonnement affecte la dynamique des électrons, celle du rayonnement synchrotron, ainsi que celle des ions via le champ de séparation de charge, pour des intensités laser supérieures à 10puissance22 W/CM2. les équations cinétiques régissant le transport de particules à ultra-haute intensité ont été obtenues. La réaction du rayonnement implique la contraction du volum de l'epace des phases des électrons A l'aide de simulations numériques nous avons démontré la forte rétro-action que les effets collectifs induisent sur le rayonnement synchrotron généré par les électons accélérés. L'importance des effets collectifs dépend fortement de la masse des ions et de l'épaisseur du plasma considéré. Ces effets pourraient être vérifiés expérimentalement avec des cibles cryogéniques d'hydrogène
Résumé en anglais

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Pasquier, Corinne. "Ablation d'une cible solide diélectrique par une impulsion laser ultrabrève dans l'air." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0232/document.

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Abstract:

Les impulsions laser de quelques cycles optiques offrent des capacités remarquables dans l’interaction laser-matière, en particulier pour l’ablation de matériaux diélectriques. Cependant, la focalisation d’impulsions laser ultracourtes dans l’air implique des limitations naturelles à la propagation linéaire du faisceau en amont de la cible. Dans ce contexte, on étudie l’ablation en surface de matériaux diélectriques lorsqu’ils sont irradiés par une impulsion unique de 12 fs dans l’air, dans des gammes d’intensités situées au-dessous et au-dessus de l’apparition des effets non linéaires dans l’air. En particulier, nous avons établi le lien entre la distribution en fluence en fonction des régimes de focalisation linéaire et non linéaire, et les diamètres des cratères. Nous avons démontré que le profil des cratères peut être prédit malgré les importantes modifications du faisceau laser à haute énergie, pour deux matériaux : la silice fondue et le saphir. Puis, après avoir identifié un régime d’ablation où le faisceau laser n’est pas affecté par ces effets non linéaires, nous avons développé un ensemble de diagnostics permettant de caractériser le plasma crée. Nous avons discuté et comparé les résultats obtenus sur les deux matériaux. En régime d’ablation, il apparaît alors que la densité du plasma est inférieure ou proche de la densité critique. De plus, la pénétration du faisceau est plus importante dans le cas du saphir que de la silice fondue donnant lieu à des cratères plus profonds
Few-cycle laser pulses offer remarkable capabilities for laser-matter interaction, especially for ablation of transparent dielectric materials. However, focusing ultrashort laser pulses in air implies natural limitations to linear beam propagation prior the target. In this context, we study the surface ablation of dielectrics with single 12 fs laser pulses in air, at intensities below and above the apparition of nonlinear effects in air. In particular, we establish the link between the fluence distribution at the laser focus, spanning from linear- to nonlinear- focusing regimes, and the ablated crater diameters. We demonstrate that the crater profile can be predicted despite significant beam reshaping taking place at high fluence, for fused silica and sapphire. Then, we identify an ablation regime where the beam is still unaffected by nonlinear effects in air. In these conditions, we developed an energy balance experiment, allowing characterizing the created plasma. We discuss and compare the results acquired on fused silica and sapphire. We show that in ablation regime the density plasma is below or nearby the critical density. Moreover, the beam penetration is higher in sapphire than in fused silica, yielding deeper craters

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RENAUDIN, JEROME. "Etude par interferometrie de l'interaction d'une impulsion laser picoseconde avec un plasma." Paris 11, 1993. http://www.theses.fr/1993PA112202.

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Abstract:

Cette these a pour objet l'etude de l'interaction d'une impulsion picoseconde avec un plasma preforme, a l'aide d'un dispositif interferometrique utilisant une impulsion breve (20 ps) doublee en frequence. Dans le premier chapitre, on trouvera essentiellement une etude bibliographique relative a l'interaction en impulsion breve. Le deuxieme chapitre est consacre aux differents outils mis en uvre: d'une part le laser, d'autre part les moyens de diagnostics implantes autour de la chambre d'experiences en mettant l'accent sur l'interferometrie 20 ps developpee tout specialement pour ces experiences. Dans le troisieme chapitre, nous presentons les resultats experimentaux. Le piedestal precedant l'impulsion breve a ete mis en evidence; on en conclut alors qu'il est necessaire de travailler avec un plasma preforme. Ensuite, nous montrons grace a l'interferometrie l'influence de l'impulsion breve sur le plasma preforme: on y observe le developpement d'une onde radiale de densite electronique que l'on a essaye d'expliquer, en faisant intervenir premierement la force ponderomotrice (celle-ci peut jouer un role tres peu de temps apres l'interaction) deuxiemement une onde sonore due a un choc fort dans un milieu a symetrie cylindrique ou plus probablement a une explosion causee par un depot instantane l'energie picoseconde a la densite de coupure

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Friou, Alexandre. "Propagation d’une impulsion laser intense dans un plasma sous-dense : creusement de canal et diffusion Raman stimulée." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112297/document.

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Abstract:

Cette thèse se décompose en deux parties : i) l’étude du creusement d'un canal dans un plasma sous-dense (0.1nc
This thesis is divided in two parts : i) the laser channeling in hundreds of microns long under-dense plasmas (0.1nc

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Moreau, Julien. "Interaction d’une impulsion laser intense avec un plasma sous dense dans le régime relativiste." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0042/document.

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Abstract:

De part ses nombreuses applications scientifiques et sociétales comme la radiographie protonique ou encore la protonthérapie, l’accélération d’ions par laser suscite un grand intérêt. Cette thèse s’inscrit dans ce cadre et présente une étude de l’interaction d’une impulsion laser d’intensité relativiste avec un plasma de densité modérée. Dans ce régime, le plasma est transparent à l’onde laser et les électrons oscillent à des vitesses relativistes dans le champ de l’onde incidente. Ces conditions sont favorables à un transfert efficace de l’énergie laser vers le plasma, et donc sont intéressantes pour l’accélération d’ions par laser. Ce régime permet également la création de solitons électromagnétiques et acoustiques dont les mécanismes de formation et les propriétés nécessitent une meilleur compréhension. Nous réalisons une étude détaillée de simulations Particle-In-Cell (réalisées avec le code OCEAN) de l’interaction d’une impulsion laser intense avec un plasma sous dense. Nous montrons que la diffusion Raman stimulée (SRS) dans le régime relativiste est le principal processus responsable de l’absorption de l’énergie laser par le plasma et qu’il est, en outre, très efficace puisqu’il permet de transférer près de 70 % de l’énergie de l’impulsion laser aux électrons. Cette instabilité apparaît dans des plasmas dont la densité est nettement supérieure à la densité quart-critique du fait de la diminution de la fréquence plasma électronique et se développe sur des temps très courts. Il permet ainsi un chauffage homogène des électrons tout le long de la propagation de l’impulsion laser à travers le plasma. Ces électrons participent à la détente du plasma, et créent sur ses bords raids un champ électrostatique permettant l’accélération des ions. Ces derniers gagnent 30 % de l’énergie laser initiale. Nous avons aussi développé un modèle simple qui permet de prédire et donc d’optimiser le taux de rétro-diffusion du plasma du fait du développement de l’instabilité SRS. Nous nous intéressons également à la séquence des processus permettant la formation des cavités électromagnétiques. Cette analyse souligne le rôle joué par l’instabilité modulationnelle ou de Benjamin-Feir sur le front de l’impulsion laser qui est divisée en un train de plusieurs solitons électromagnétiques. À l’aide d’une étude détaillée, nous montrons que ces solitons excitent des ondes plasmas dans leur sillage en se propageant dans le plasma, perdent de l’énergie et finissent par être piégés. Ils forment également des dépressions (cavités) des densités électroniques et ioniques du plasma. Ces cavités sont des pièges pour les champs électromagnétiques rayonnés par le plasma (par exemple du fait de l’instabilité SRS) et survivent grâce à un équilibre entre la pression de radiation des champs piégés et les pressions cinétiques électroniques à leurs bords. Ces cavités absorbent une part importante de l’énergie laser mais elles n’en conservent qu’une partie sous forme d’énergie électromagnétique piégée. Le reste de l’énergie permet l’expansion de la cavité, la génération de solitons acoustiques supersoniques et l’accélération de particules
The laser-accelerated ions draw an increasing interest due to their potential applications and to their unique properties. This manuscript presents a study of the interaction between a relativistic intense laser pulse and a low density plasma. In this regime, the plasma is transparent to the laser pulse and electrons oscillate with relativistic velocities in the field of the incident wave. These conditions make the transfer of the laser pulse energy to the plasma efficient, and therefore are interesting for the ion acceleration. This regime generates also electromagnetic and acoustic solitons whose formation mechanisms and properties need to be better understood. We carry out a detailed analysis of Particle-In-Cell simulations (performed with the code OCEAN) of interaction of an intense laser pulse with a low density plasma.We show that the stimulated Raman scattering (SRS) is the main mechanism responsible for the absorption of laser energy in plasma. This process is very efficient : it leads to the transfer of 70 % of the laser pulse energy to electrons. This instability occurs in plasmas with a density larger than the quarter critical one due to the decrease of the electron plasma frequency and develops in a very short time scale. It leads to an homogeneous electron heating all along the distance of propagation of the laser pulse through the plasma. The ions are efficiently accelerated at the plasma edges and can get nearly 30%of the initial laser energy. This study is accompanied by a simple analytical model which is able to predict and so optimize the laser backscattering fraction due to the development of the SRS instability. We also present a sequence of stages which lead to the formation of electromagnetic cavities. This analysis highlights the role of the modulationnal or Benjamin-Feir instability in the front of the laser pulse, which is split in a train of electromagnetic solitons. Our detailed study shows that these solitons excite plasmas waves in their wake, lose energy and are finally trapped in the plasma. They lead to the formation of density depressions (cavities) which may trap the electromagnetic fields produced in the plasma (by the SRS instability, for example). These structures may survive for a long time thanks to an equilibrium of the trapped field radiation pressure and the electronic kinetic pressure at their borders. These cavities absorb an significant part of the laser energy but only a part of it is trapped inside. The remaining part is invested in the cavity expansion, generation of acoustic solitons and acceleration of charged particles

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Saugout, Sébastien. "Explosion coulombienne de H2 induite par une impulsion laser intense sub-10 fs." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00154533.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour but l'étude expérimentale et théorique de l'interaction de la molécule H2 avec des impulsions laser de durée inférieure à 10fs. L'éjection des deux électrons de la molécule par le champ laser conduit à la fragmentation du système en deux protons. Ce processus est appelé explosion coulombienne. La mesure des spectres d'énergie cinétique des protons permet d'analyser les dynamiques électronique et nucléaire en fonction des différents paramètres laser. Ces dynamiques sont également analysées dans le cadre d'un modèle théorique non perturbatif, à deux électrons actifs, basé sur l'équation de Schrödinger dépendant du temps. Dans ce modèle, la distance internucléaire est traitée de façon quantique.

La complémentarité des résultats expérimentaux et théoriques permet de mettre en évidence la translation des spectres d'énergie cinétique vers les énergies plus élevées lorsque la durée de l'impulsion diminue. Cette étude est réalisée pour des impulsions dans la gamme de 40 à 10fs expérimentalement et jusqu'à 1fs théoriquement. Cette étude montre également que, pour des durées d'impulsion laser inférieures à 4fs, la phase absolue devient un paramètre essentiel à prendre en compte. En outre, la dynamique moléculaire de H2 en champ laser intense ultracourt est également sensible à la valeur de l'éclairement crête de l'impulsion. Les résultats théoriques et expérimentaux montrent que les spectres d'énergie sont centrés autour d'une énergie plus élevée quand l'éclairement augmente. Par ailleurs, deux régimes d'ionisation double sont également mis en évidence théoriquement pour des impulsions de 4fs. La sensibilité de H2 à la qualité temporelle de l'impulsion laser permet une détection, par l'intermédiaire des spectres expérimentaux d'énergie cinétique, des pré- ou post-impulsions susceptibles d'apparaître autour de l'impulsion laser principale. Enfin, les différents types d'ionisation double sont étudiés et les résultats mettent en évidence la dynamique électronique attoseconde de la recollision et l'influence de cette dernière sur la dynamique nucléaire femtoseconde.

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Ribière, Maxime. "Spectroscopies d'émission et d'absorption appliquées à l'analyse de plasmas produits par impulsion laser." Phd thesis, Université de Rouen, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443037.

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Abstract:

Ce travail a été réalisé dans le but de sonder des surfaces solides en utilisant la technique « LIPS » (Spectroscopie de plasmas induits par laser). Le comportement de ce type de plasmas est difficile à simuler étant donné la petitesse des échelles de temps et d'espace considérées. En plus du diagnostic classique de spectroscopie d'émission, nous avons mis en oeuvre une expérience originale d'absorption qui produit des valeurs fiables et de nombreuses informations sur la température et les densités constitutives du plasma. Cette étude, qui couple expérience et théorie dans le cadre de la résolution de l'équation de transfert radiatif, est basée sur la comparaison entre des spectres calculés et expérimentaux des raies à 308.21 et 396.15 nm de l'aluminium. Une attention spéciale a été portée à l'écriture de l'élargissement électronique et ionique par effet Stark et aux effets d'auto-absorption. Un écart important à l'équilibre a été mis en évidence tout au long de la relaxation du plasma. La mesure de la densité de l'état fondamental de l'aluminium, qui est de première importance pour valider un code collisionnel - radiatif consacré à cette situation complexe, a été menée à bien dans une large gamme de pression (5 à 1E5 Pa). La mesure des constantes de temps de relaxation met en évidence le rôle majeur joué par la diffusion dans la relaxation des espèces du plasma.

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Beuton, Romain. "Modélisation de la structuration d'un matériau diélectrique irradié par une impulsion laser femtoseconde." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0231/document.

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Abstract:

Les lasers femtosecondes sont un outil efficace pour induire des modifications structurelles localisées en volume dans les matériaux diélectriques. Initialement transparents, les diélectriques ne commencent à absorber efficacement l’énergie laser que lorsque l’intensité excède le seuil de claquage optique du matériau. Cette propriété, couplée à une durée d’impulsion femtoseconde plus courte que les temps caractéristiques de relaxation de la matière, permet d’obtenir un dépôt d’énergie précis et localisé dans le volume irradié. Pour modéliser la formation de telles structures, un modèle thermo-élasto-plastique en géométrie 2D planaire, incluant la transition solide-liquide via un modèle de ramollissement, a été implémenté dans un code hydrodynamique lagrangien. Des études de la formation d’une cavité et de l’interaction de multiple cavités ont tout d’abord été réalisées en supposant un dépôt instantané d’énergie laser dans le volume d’une cible de silice fondue. La relaxation de la matière chauffée, portée à l’état de plasma dense, induit alors la propagation d’ondes de choc dans le solide froid environnant. Des déformations permanentes peuvent apparaître dans le matériau si la contrainte, induite par ces ondes, excède la limite élastique. Ces premières études ont notamment permis de comprendre et de décrire les différentes étapes de la formation de micro-structures, fortement corrélées au comportement élasto-plastique du solide environnante. De plus, en utilisant une loi de Weibull, tenant compte de la densité de défauts dans la matière, des probabilités de fractures dans le matériau ont été calculées. Dans un second temps, la structuration de la silice fondue par un faisceau de Bessel a été considérée. Un solveur de Maxwell 3D, couplé à une description fluide de la dynamique électronique, a été utilisé pour modéliser le dépôt d’énergie laser. Les résultats ont permis de comprendre comment s’établit le dépôt d’énergie et rendent compte des effets des différents processus d’ionisation sur les évolutions des profils de densité et d’énergie électronique. Des simulations thermo-élasto-plastiques ont ensuite étaient réalisées en utilisant le dépôt d’énergie calculé. Différents types de déformations induites dans la silice ont pu être mis en évidence en fonction de l’énergie et de la durée de l’impulsion incidente, en accord avec les observations expérimentales
Femtosecond laser pulses are an efficient tool to induce localized structural modifications in the bulk of dielectrics materials. The dielectrics, initially transparent, start to efficiently absorb the energy when the laser intensity exceeds the optical breakdown threshold of the material. This property, coupled to a femtosecond pulse duration smaller than the caracteristic relaxation times of matter, allows to induce a localized and accurate energy deposition in the irradiated volume. In order to model the formation of such structures, a 2D thermo-elasto-plastic model, including solid-liquid transitions through a softening model, has been implemented in a lagrangian hydrodynamic code. Studies on the formation of a single cavity and several interacting cavities have been firstly performed, assuming an instantaneous energy deposition in the bulk of fused silica. The relaxation of the heated matter, transformed to a warm dense plasma, induces shock waves in the surrounding cold solid. Permanent deformations may appear if the stress, induced by the waves, exceeds the yield strength of the material. This first study allowed to understand and describe the various steps of the micro-structures formation, which are strongly correlated to the elasto-plastic behavior of the surrounding solid. Furthermore, by using a Weibull’s law, accounting for defects density in the material, cracks probabilities have been predicted. Secondly, the structuration of fused silica by a Bessel beam has been considered. For that purpose, a 3D Maxwell solver coupled to a fluid description of the electron dynamics has been used to model the laser energy deposition. Results allow to understand how the energy deposition establishes and show the effects of the different ionization processes on the electron density and energy profiles. Then, thermo-elasto-plastic simulations have been carried out including the calculated energy deposition. Various kinds of induced deformations in fused silica have been obtained depending on the incident pulse energy and duration, which is in agreement with experimental observations

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Camenen, Loïc. "Modélisation et analyse de la réponse du couvert végétal à une impulsion laser." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11050.

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Abstract:

La fluorescence chlorophyllienne est une emission naturelle qui est etroitement liee a l'etat physiologique des plantes vertes. La surveillance de la vegetation a l'echelle regionale pourrait donc etre realisee par la teledetection de son emission de fluorescence. Il est maintenant bien etabli que l'activite photosynthetique de la vegetation peut etre caracterisee par le rendement de la fluorescence que l'on obtient a partir de l'estimation de la duree de vie moyenne de la fluorescence emise apres excitation par une impulsion laser. Dans ce travail, deux modeles differents et independants ont ete developpes. Le premier, qui est un modele d'inversion, consiste a realiser la deconvolution des signaux complexes emis et reflechis par le couvert vegetal apres excitation par un impulsion laser picoseconde. Il repose sur l'analyse du signal de reflectance qui fournit la position des differents niveaux foliaires qui interceptent le faisceau laser. Ces informations sont necessaires au processus de deconvolution du signal de fluorescence et permettent la determination de la duree de vie moyenne de la fluorescence du couvert vegetal. Cette technique d'inversion a pu etre testee et validee par le second modele. Ce dernier simule les signaux de fluorescence et de reflectance en utilisant une technique de lancer de rayons sur une maquette informatique (3d) du couvert. Il a ainsi ete possible de verifier que le modele d'inversion permet d'extraire le temps de vie moyen de la fluorescence du couvert et la distribution spatiale des elements qui interceptent le faisceau laser. De plus, l'estimation de la distribution verticale des niveaux d'interception du rayonnement laser ouvre de nouvelles perspectives d'application dans le domaine de la caracterisation de la structure des couverts vegetaux par teledetection. Nous proposons deux approches differentes pour caracteriser l'architecture de la vegetation par un systeme laser. Toutes deux sont non destructives et peuvent etre appliquees a tout type de couvert

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Woo, Tak Kwong. "Transitory control of separated shear layer using impulsive jet actuation." Diss., Georgia Institute of Technology, 2014. http://hdl.handle.net/1853/52980.

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Abstract:

The dynamics of controlled transitory 2- and 3-D attachment of the separated flow over a 2-D airfoil model are investigated in wind tunnel experiments. Pulsed actuation is effected on time scales that are an order of magnitude shorter than the characteristic convective time scale of the base flow by momentary jets that are generated by a spanwise array of combustion-based actuators. The effects of the transitory actuation on the aerodynamic characteristics of the airfoil are assessed using measurements of the global lift force and pitching moment and of streamwise distributions of surface pressure, and planar and stereoscopic particle image velocimetry (PIV) acquired phase-locked to the actuation waveform. A single spanwise-bounded actuation pulse leads to 2-D severing of the separated vorticity layer and the subsequent shedding of a large-scale stall vortex that are followed by momentary attachment of the upstream boundary layer and ultimately re-separation that are accompanied by a strong transitory change in the airfoil's circulation. It is shown that the primary mechanism for the attachment is alteration of the adverse pressure gradient of the separated base flow by local blockage of the momentary jet and.the formation of the large-scale stall vortex. The disparity between the characteristic time scales of flow attachment and subsequent separation [O(Tconv) and O(10Tconv), respectively] is exploited for temporal and spatial extensions of the attachment and enhancement of the global aerodynamic performance using strings of successive actuation pulses. Pulsed actuation effected by an unbounded actuator array leads to spanwise spreading of the induced transitory 3-D flow attachment well beyond the spanwise edges of the actuators. It is shown that 3-D pulsed actuation enhances the accumulation of vorticity over the airfoil and improves its aerodynamic performance compared to 2-D, spanwise-bounded actuation. When the airfoil is undergoing time-periodic pitch oscillations beyond its static stall margin, a sequence of staged 3-D actuation pulses coupled to the airfoil's motion can lead to reduced lift hysteresis and increased pitch stability (lower “negative damping”) that are typically associated with the presence of dynamic stall.

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Bastiani-Ceccotti, Séréna. "Etude et optimisation de l'émission x d'un plasma créé par une impulsion laser ultra-courte." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1998. http://www.theses.fr/1998EPXX0011.

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Abstract:

Dans cette thèse nous avons étudié en détail les mécanismes d'absorption de l'énergie laser lors de l'interaction d'un laser sub-picoseconde avec une cible solide. La spectroscopie X des raies de résonance et de leurs satellites nous a permis de connaitre les paramètres du plasma (densité et température). En vue de la réalisation d'une source x d'une brillance la plus élevée et d'une durée la plus courte possible, deux techniques d'optimisation de l'absorption ont été étudiées. D'une part nous avons utilisé des cibles à surface modulée périodiquement pour augmenter, à travers le couplage avec les modes de surface, l'absorption de l'énergie laser à la densité du solide. D'autre part, nous avons étudié l'interaction du laser avec un plasma pré-formé, pour optimiser l'absorption de l'énergie à la densité critique en profitant de la création d'un profil de densité détendu. Dans ce dernier cas, nous avons aussi analyse les caractéristiques des électrons supra-thermiques crées par les mécanismes non-linéaires présents pendant l'interaction. Nous avons mis en évidence la très forte influence de la valeur de la longueur du gradient de densité sur les caractéristiques de ces électrons et sur l'émission x, et nous avons détermine la valeur de la longueur de gradient qui permet d'optimiser l'absorption et l'émission X.

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Douti, Dam-Bé Lardja. "Tenue au flux et physique de l'interaction laser/matière dans les couches minces optiques en régime sub-picoseconde." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4347/document.

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Abstract:

La tenue au flux des traitements de surfaces optiques constitue aujourd'hui un enjeu majeur pour le développement des lasers de puissance à courtes durées d'impulsion. L’étude des interactions laser-matière en régime sub-picoseconde a montré que l’initiation de l'endommagement laser est le résultat de processus d’excitation fortement non-linéaires (photoionisation, ionisation par impact et avalanche électronique). Dans cette thèse, un dispositif de tests multiparamétriques a été développé pour l’étude de la tenue au flux des composants optiques. Différentes études expérimentales ont été menées sur des matériaux diélectriques, en couche mince ou en matériau massif, afin d’apporter des données nouvelles sur les matériaux couches minces assez peu étudiés dans la littérature. L’étude de l’influence de la longueur d’onde a révélé différentes phases de prédominance des processus d’ionisation. L’influence du nombre de tirs à différentes longueurs d’ondes aussi a été étudiée, en considérant différentes techniques de dépôt de couches minces. L’interprétation de ces résultats expérimentaux est soutenue par un modèle de simulation numérique que nous présentons en détail dans le manuscrit. Une place, non moins importante, a été accordée dans notre travail à la métrologie de l’endommagement. Nous avons proposé et appliqué l’utilisation d’un dispositif original de mesure quantitative de phase pour l’analyse des processus d’endommagement. Et pour terminer nous avons développé un système de microscopie pompe-sonde afin de pousser les investigations sur les processus en jeu lors de l’interaction laser-matière en régime sub-picoseconde
Laser fluence resistance of optical surfaces is a major challenge for the development of high power and short duration pulse lasers. Studies on laser matter interactions show that the damage initiation is the result of highly nonlinear excitation process such as photoionization, impact ionization and electronic avalanche. In this PhD thesis we focused on the study of the damage and the response of materials after this initiation and their dependence with laser parameters, this in order to better understand the complex mechanisms of damage, identify laws of relevant scales for applications, and enable new optical design with higher laser resistance and lifetimes. A multi parametric experimental testing setup was developed for studying laser resistance of optical components. To collect new data on thin film materials damage dependences, which have been less studied in the literature, different experimental studies have been conducted on dielectrics, in coating or bulk form. The study of the dependency of damage with laser wavelength reveals different ranges characterized by the electronic processes occurring during the interaction. We have considered also the effect of multiple pulse irradiations, with different wavelengths and on coatings realized by different technologies. All these experimental results have been discussed with the help of a numerical simulation model we have developed and presented in this thesis. We have also proposed an original method based on optical phase difference measurement for damage characterization and study. We finished with some experiments on the time resolved microscopy measurements and investigations of damage processes

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Kumar, Nishant. "MAC and Physical Layer Design for Ultra-Wideband Communications." Thesis, Virginia Tech, 2004. http://hdl.handle.net/10919/9934.

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Abstract:

Ultra-Wideband has recently gained great interest for high-speed short-range communications (e.g. home networking applications) as well as low-speed long-range communications (e.g. sensor network applications). Two flavors of UWB have recently emerged as strong contenders for the technology. One is based on Impulse Radio techniques extended to direct sequence spread spectrum. The other technique is based on Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Both schemes are analyzed in this thesis and modifications are proposed to increase the performance of each system. For both schemes, the issue of simultaneously operating users has been investigated. Current MAC design for UWB has relied heavily on existing MAC architectures in order to maintain backward compatibility. It remains to be seen if the existing MACs adequately support the UWB PHY (Physical) layer for the applications envisioned for UWB. Thus, in this work we propose a new MAC scheme for an Impulse Radio based UWB PHY, which is based on a CDMA approach using a code-broker in a piconet architecture. The performance of the proposed scheme is compared with the traditional CSMA scheme as well as the receiver-based code assignment scheme. A new scheme is proposed to increase the overall performance of the Multiband-OFDM system. Two schemes proposed to increase the performance of the system in the presence of simultaneously operating piconets (namely Half Pulse Repetition Frequency and Time spreading) are studied. The advantages/disadvantages of both of the schemes are discussed.
Master of Science

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FALLIES, FLORENCE. "Etude numerique et experimentale de l'interaction d'une impulsion laser subpicoseconde avec une cible solide." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066363.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'etudier les processus d'absorption et de transport de l'energie laser lors de l'interaction d'une impulsion laser subpicoseconde avec une cible solide. Ces processus sont gouvernes par les caracteristiques spatiales des gradients des parametres du plasma. La tres faible duree de l'impulsion laser permet d'aborder le regime l< (l: longueur caracteristique du gradient de densite du plasma ; : longueur d'onde du laser). Un modele numerique decrivant la propagation de l'onde electromagnetique dans un plasma dont le profil de densite electronique est tres inhomogene et quelconque a ete developpe. Ce modele a ete couple a un code hydrodynamique pour evaluer le depot d'energie laser et la force ponderomotrice dans une large gamme de flux de puissance (10#1#2-10#1#7 w/cm#2). L'etude experimentale a necessite le developpement de diagnostics optiques nouveaux pour caracteriser le plasma produit par l'impulsion subpicoseconde. Des experiences de reflectometrie et d'interferometrie resolues spatiallement et temporellement ont ete realisees. L'experience de reflectometrie est une mesure du taux de reflexion d'un faisceau sonde par le plasma, obtenue en decalant temporellement l'impulsion sonde par rapport a l'impulsion de creation du plasma. L'experience d'interferometrie est une mesure des variations de phase entre deux impulsions sonde, induites par le plasma. Les resultats experimentaux sont en bon accord avec les predictions numeriques. L'experience de reflectometrie a permis de mettre en evidence les mecanismes d'absorption dominants. Les resultats obtenus par la technique d'interferometrie ont montre l'existence d'un gradient de densite tres raide (l 100a50a) en avant de la cible solide

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Quaglia, Luca. "Etats électroniques des ions moléculaires multichargés transitoires produits par une impulsion laser femtoseconde intense." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112336.

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Abstract:

Les états électroniques des ions moléculaires multichargés transitoires produits par une impulsion laser femtoseconde intense sont étudiés sous différents aspects expérimentaux et théoriques. Les états très excités sont appréhendés pour des éclairements laser de 101̂7 W/cm2̂ grâce à des mesures de fluorescence des fragments atomiques multichargés issus de l'explosion moléculaire. Ces mesures révèlent de façon directe l'existence d'ions moléculaires multichargés dans des états très excités et montrent que l'efficacité de production de ces ions dépend fortement de la configuration électronique initiale du système. Les états peu excités sont étudiés grâce aux spectres d'énergie cinétique de fragmentation dans la gamme d'éclairements de 101̂5-101̂6 W/cm2̂. Les spectres d'énergie expérimentaux sont discutés à l'aide de calculs de courbes de potentiel d'états électroniques d'ions moléculaires multichargés. Dans le cas de la fragmentation des molécules N2 et O2, la comparaison des résultats expérimentaux et théoriques révèle l'existence de plusieurs états peu excités des ions moléculaires correspondants et permet d'expliquer l'énergétique de la fragmentation des ions (N2)4̂+ et (O2) ̂4+ sans évoquer un étirement de la molécule pendant le processus de multiionisation. La population des états très excités est appréhendée grâce à une expérience à deux impulsions basée sur l'anisotropie d'émission des fragments, dont l'origine est caractérisée expérimentalement et interprétée à l'aide d'un modèle bidimensionnel de type Thomas-Fermi de l'interaction laser-molécule. Les expériences pompe-sonde montrent que la population des états très excités est négligeable pour des éclairements de 5x101̂5 W/cm2̂. L'anisotropie d'émission des fragments est due à une réorientation très rapide de l'ensemble du système moléculaire. Les calculs théoriques montrent que la réorientation à lieu pendant le processus de multiionisation et d'explosion coulombienne et que sa rapidité augmente avec l'éclairement laser
Electronic states of transient multicharged molecular ions produced by an intense femtosecond laser pulse are studied using different experimental and theoretical techniques. Highly excited states are investigated in the 101̂7 W/cm2̂ laser intensity range with the help of fluorescence spectra of multicharged atomic fragments coming from the molecular explosion. These measures show the existence of highly excited multicharged molecular ions in a straightforward way. The production, efficiency of these highly excited ions strongly depends on the initial electronic configuration. Low excited states studies are based on fragmentation kinetic energy release spectra in the 101̂5-101̂6 W/cm2̂ laser intensity range. These spectra are analyzed with the help of calculations of potential energy curves of multicharged molecular ion electronic states. For the fragmentation of N2 and O2 molecules, the comparison of experimental and theoretical results shows the existence of several low excited states of the corresponding molecular ions and allows to explain the fragmentation energy release of (N2) ̂4+ and (O2)4̂+ ions without resorting to any stretching of the molecule during the multiple ionization process. Population of highly excited states is studied using a two-pulse experimental set-up based on the fragments emission anisotropy. The origin of this anisotropy is experimentally investigated and interpreted with the help of a Thomas-Fermi bidimensional model of the laser-molecule interaction. Pump-probe experiments show that the population of highly excited states is negligible in the 5x101̂5 W/cm2̂ laser intensity range. The fragments emission anisotropy is due to a very fast re-orientation of the molecular system. Theoretical calculations show that re-orientation takes place during the multiple ionization process and Coulomb explosion and gets faster as the laser intensity is increased

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Wolfersberger, Delphine Kugel Godefroy. "ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DE L'AUTO-FOCALISATION PHOTOREFRACTIVE D'UNE IMPULSION LASER POUR APPLICATION A LA LIMITATION OPTIQUE /." [S.l.] : [s.n.], 1999. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1999/Wolfersberger.Delphine.SMZ9922.pdf.

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Grishin, Mikhail. "Dynamics of continuously pumped regenerative laser amplifiers." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2011. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2011~D_20110628_134556-72562.

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Abstract:

This thesis presents a detailed study of continuously pumped regenerative amplifiers based on long-relaxation-time laser media. The goal of the research was to develop a general pattern of complex dynamics peculiar to such systems at high repetition rates and to find a way to improve performance characteristics affected by instabilities. Basic parameters of the optimally coupled regenerative amplifier operating in stable regime were derived in analytical form. They include optimum initial and final gains, the maximum output pulse energy, the power dissipation, the multi-pass B-integral and the roundtrip number providing the maximum output energy. A comprehensive pattern of existing dynamic regimes (stable, quasi-periodic and chaotic) was represented in space of controlling parameters. It has been found that the space of unstable operation decreases as the seed pulse energy increases. A method of stability diagrams, which forms a systematic approach to the optimization of regenerative amplification dynamics and in particular allows one to determine the seed pulse level sufficient to maintain the operation stable, has been developed. Performance characteristics were determined in the critical range of repetition rates, where instabilities are pronounced at the most and analytical solutions are unavailable. The experiments, carried out using the diode pumped picosecond Nd:YVO4 laser system, exhibited a good agreement with theoretical inferences. It has been demonstrated that... [to full text]
Šioje disertacijoje tiriami nuolatinai kaupinami regeneraciniai stiprintuvai su ilgos relaksacijos trukmės lazerine terpe. Tikslas buvo išanalizuoti bendrus tokių sistemų sudėtingos dinamikos dėsningumus pasireiškiančios aukštų dažnių diapazone ir surasti būdą pasiekti maksimalias išėjimo impulsų energijas išlaikant jų stabilumą. Analitiškai aprašomos pagrindinės optimizuotų ir stabiliame režime veikiančių stiprintuvų charakteristikos, tokios kaip optimalūs pradinis ir galutinis stiprinimo koeficientai, maksimali išėjimo impulso energija, rezonatoriuje išsklaidytoji galia, daugelio praėjimų B-integralas ir rezonatoriaus apėjimų skaičius, su kuriuo gaunama maksimali išėjimo impulso energija. Nustatytos egzistuojančių dinaminių režimų (stabilaus, kvaziperiodinio ir chaotinio) sritys valdančiųjų parametrų erdvėje. Išsiaiškinta, kad nestabilaus veikimo sritis mažėja, kai užkrato impulso energija didėja. Sukurtas ir išplėtotas stabilumo diagramų metodas, kuris ne tik suformuoja sisteminį požiūrį į regeneracinio stiprinimo dinamikos optimizavimą, bet ir leidžia nustatyti užkrato energijos dydį, pakankamą stabiliam veikimui palaikyti. Nustatytos darbinės charakteristikos kritiniame impulsų pasikartojimo dažnių diapazone, kur neegzistuoja analitiniai sprendiniai ir nestabilumai yra labiausiai tikėtini. Teoriniai rezultatai patvirtinti eksperimentiškai diodais kaupinamoje pikosekundinėje Nd:YVO4 lazerinėje sistemoje. Pademonstruota, kad užkrato impulso energijos padidinimas susiaurina... [toliau žr. visą tekstą]

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Degorce, Jean-Yves. "Dynamique hors équilibre de phénomènes de transport dans un solide absorbant, soumis à une impulsion laser." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR12950.

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Abstract:

Je présente dans cette thèse un ensemble de modèles tant analytiques que numériques destinés à décrire la dynamique hors équilibre des phénomènes de transport dans un solide absorbant irradié par un laser pulsé (ns et fs). Bien que ces modèles soient parfaitement généralisables à d'autres types d'interactions rayonnement-matière, ils sont, pour une part importante de cette thèse, utilisés dans le but de modéliser un procédé laser industriel original de fabrication d'une résistance de haute précision (compatible CMOS). Depuis le rayonnement incident, jusqu'au comportement électrique de la résitance fabriquée, la totalité du procédé est modélisée. Dans un premier temps, une description analytique originale d'un problème sans solution exacte (problème de Stephan), permet de déduire les paramètres essentiels décrivant un recuit laser en phase liquide. Puis, grâce à une description numérique des transports énergétiques avec changement de phase et des transports d'espèces minoritaires (dopants), je calcule la distribution transitoire de température au sein du matériau et les profils de concentration des dopants lors d'un recuit laser en phase liquide. La précision des calculs numériques est évaluée expérimentalement grâce à des mesures transitoires de réflectivité et des mesures de concentration dans le dispositif. L'effet de la ségrégation hors équilibre sur les profils de dopants est particulièrement étudié et le comportement original de l'indium lors d'un recuit laser est mis en évidence. Enfin, dans le but de contrôler les différents transports (électronique, thermique) dans les premiers instants de l'interaction entre rayonnement et matière lors d'impulsions laser (fs), j'ai développé des modèles basés sur la double température, décrivant la création de porteurs libres dans le cas du Si et le transport balistique d'énergie par électrons pour les métaux nobles. Les modèles sont validés par des mesures expérimentales de réflectivité et de domaines thermiquement affectés.

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Chorel, Marine. "Étude des traitements multicouches utilisés dans un environnement à faible hygrométrie sur les installations laser de puissance." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0188/document.

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Abstract:

L’amplification par dérive de fréquence démontrer en 1985 a permis la création d’installations laser en impulsions courtes tels que Petal (Petawatt Aquitaine Laser). La montée en puissance de ces lasers est limitée par la résistance au flux laser des composants placés après la compression. L’objectif de cette thèse est d’améliorer la résistance au flux laser de ces composants qui sont des miroirs qui consiste en un empilement multicouches. Trois approches sont envisagées le changement de designs des empilements couches minces (nombre de couche, épaisseurs), de matériaux et/ou de procédés de fabrication. Une étude numérique a permis d’envisager théoriquement le changement de matériaux et/ou de design et de quantifier les améliorations possibles. Cette étude a mené au développement d’un algorithme d’optimisation des designs qui nécessite la caractérisation préalable des matériaux. Par conséquent, une variété de matériaux déposés en monocouches a été testée au flux laser et caractérisé optiquement pour évaluer l’adéquation matériaux et technique de dépôt. Les résultats obtenus montrent une forte dispersion qui ne peut être expliqué par des lois préalablement établi dans la littérature. Cependant, une bonne corrélation entre le seuil de tenue au flux laser intrinsèque dans l’infrarouge et l’absorption dans l’ultraviolet a été observé ce qui confirme l’influence de l’absorption multi-photonique sur l’endommagement laser en impulsions courtes. Pour finir, l’ensemble de ces résultats expérimentaux et de l’algorithme d’optimisation ont permis la fabrication d’échantillons de miroirs qui montrent une amélioration du seuil de tenue au flux laser de 73% par rapport à des miroirs quart d’onde classiques
The chirped pulse amplification demonstrated in 1985 allowed the development of petawatt class laser such as Petal (Petawatt Aquitaine Laser). The increase of power of those facilities is limited by the resistance to laser-induced damage of the optical components placed after the compression stage. The aim of this thesis is to improve the laser-induced damage threshold of those components which are multilayer dielectric mirrors. Three paths of improvement are considered the change of design (number of layer, thicknesses), of materials and/or deposition process. A numerical study allows evaluating the potential improvement brought by two of those paths. This led to the development of a design optimization algorithm that required the prior characterization materials. Consequently, various materials deposited as single layers were laser damage tested and optically characterized to evaluate the adequacy of the materials with the deposition process. The results show a wide discrepancy that cannot be explained by the laws exposed in the literature. However, a good correlation was found between the intrinsic laser-induced damage thresholds in the infrared with the absorption in the ultraviolet confirming the influence of the multiphoton absorption in the laser-induced damage mechanisms. Finally, those experimental results combined with the optimization algorithm allowed the development of mirror samples that exhibit laser-induced damage threshold 73% higher than one of classical mirrors

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Micheau, Samuel. "Etude théorique de l'interaction entre une impulsion laser intense et un agrégat de gaz rare." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00186659.

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Abstract:

L'irradiation d'agrégats de gaz rare de taille nanométrique par une impulsion laser brève (quelques centaines de femtosecondes) et intense (I>10^{15} W/cm2) génère un rayonnement X (multi-keV) de courte durée. Afin de comprendre et modéliser les mécanismes mis en jeu dans ce type d'interaction, nous avons repris un modèle hydrodynamique existant, le modèle "nanoplasma", où la cible est considérée comme une sphère diélectrique irradiée par le champ laser quasistatique, produisant un plasma de taille nanométrique. Nous avons cependant démontré que le modèle en l'état ne pouvait reproduire les résultats expérimentaux tels que les importants degrés d'ionisation observés et les spectres X associés. Nous avons alors inclus dans le modèle deux mécanismes supplémentaires qui améliorent significativement la dynamique d'ionisation:

- Nous avons introduit des processus d'ionisation d'ordres supérieurs en incluant des états excités intermédiaires X^{q+} + e- -> X^{q+*} +e- -> ... -> X^{(q+1)+} +2 e-. Nous avons pour cela utilisé une approche potentiel modèle pour décrire la structure électronique des ions (ou atomes) de l'agrégat et nous avons évalué les sections efficaces totales d'excitation et d'ionisation collisionnelles suivant le formalisme des ondes distordues.

- Nous avons étudié l'influence des phénomènes d'écran induits par la densité d'électrons libres sur la dynamique de l'interaction. A l'aide d'un potentiel d'écran sophistiqué, nous avons montré que les effets d'écran augmentent les sections totales d'ionisation et réduisent les sections d'excitation par rapport aux données non écrantées.

Le modèle nanoplasma amélioré permet à présent de reproduire les populations d'états de charge très élevés observées expérimentalement ainsi que la variation de l'émission He_alpha provenant d'agrégats d'argon en fonction des différents paramètres de l'interaction (durée d'impulsion, taille d'agrégat, éclairement crête, longueur d'onde). Nous avons également simulé les spectres d'émission X résolus en temps et en énergie. Ces spectres indiquent une durée d'émission ultra-brève (inférieure à 100 fs), et confirment ainsi que l'interaction laser-agrégat est une source de rayonnement utilisable dans le cadre d'applications à la science X ultra-rapide.

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Lefebvre, Erik. "Mecanismes d'absorption et d'emission dans l'interaction d'une impulsion laser ultra-intense avec une cible surcritique." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112320.

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Abstract:

L'objectif de notre travail est d'identifier les principaux mecanismes du couplage laser-plasma dans l'interaction d'une impulsion ultra-intense avec un plasma surcritique. L'outil principal de cette recherche est la simulation numerique a l'aide de codes cinetiques particulaires. L'origine de tous les phenomenes reside dans le terme non-lineaire de la force de lorentz que subissent les electrons. Cette force excite des oscillations electroniques au bord de la cible, conduisant a la generation d'un certain nombre d'electrons suprathermiques. Nous avons montre que ce chauffage depend fortement du profil de densite de la cible. En fonction de la densite du plasma et de l'eclairement laser, la separation de charges qu'induit l'impulsion incidente permet aussi de comprimer la cible, d'exciter des ondes acoustiques ioniques ou de generer des ions de forte energie cinetique. Enfin, pour des plasmas peu surcritiques, le phenomene de transparence auto-induite relativiste peut permettre la transmission de l'onde laser a travers la cible. L'etude numerique de ce mecanisme a mis en evidence plusieurs aspects cinetiques nouveaux, comme la reflexion d'une partie du rayonnement laser avec un decalage vers le rouge caracteristique et une absorption importante sous forme de chauffage electronique. Les seuils de transparence que nous avons obtenus par la simulation restent du meme ordre de grandeur que les estimations analytiques passees. Finalement, nous presentons en detail et utilisons une methode simplificatrice pour traiter avec un code monodimensionnel l'incidence oblique d'une onde laser plane sur une cible. Cette methode nous a permis de retrouver bon nombre de resultats passes. Notre travail peut etre prolonge par plusieurs etudes: incidence oblique, aspects bi- et tridimensionnels, rapprochement de codes de modelisation de niveaux differents

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Engin, Selma. "Étude théorique du contrôle de la dissociation moléculaire par impulsion laser et spectroscopie de photoélectrons." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066524.

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Abstract:

Cette thèse propose un nouveau type de dispositif pompe-sonde permettant de suivre par spectroscopie de photoélectrons (sonde) la dynamique d’élongation de la liaison de la molécule de chlorure d’hydrogène soumise à une impulsion laser infrarouge (pompe IR). L'originalité de ce dispositif réside dans l'utilisation de la technique Raman Chirped Adiabatic Passage (RCAP) pour la pompe IR et la spectroscopie de niveaux de cœur (XPS ou ESCA) pour la sonde X. Le procédé RCAP permet de monter l'échelle des niveaux vibrationnels sélectivement et séquentiellement et la sonde X permet de suivre cette évolution grâce à sa grande sensibilité à l’environnement chimique. Dans ce manuscrit sont décrits les développements théoriques et les outils numériques indispensables pour simuler le dispositif pompe-sonde RCAP-X et la structure électronique de la molécule HCl. L’interaction entre la molécule et le rayonnement est modélisée dans des conditions réalistes, prenant en compte les effets d’orientation de la molécule et la dynamique rotationnelle (température). Les conditions optimales de transfert de population sont déterminées par la recherche systématique des meilleurs jeux de paramètres laser (intensité, chirp). Les spectres de photoélectrons calculés montrent un déplacement en fonction du temps des pics satellites attribués à des processus shake-up. Cette évolution est la signature d’une dynamique vibrationnelle. L’étude théorique développée dans ce manuscrit montre que ce dispositif pompe-sonde pourrait être opérationnel en utilisant des lasers Titane-Saphir dans une gamme d’intensités voisines de 5x1012 W/cm2 et un chirp de l’ordre de10-5-10-6 eV/fs, dans des conditions de basses températures (<80°K)
This thesis presents a new type of pump-probe scheme which consists to follow by photoelectron spectroscopy (probe) the stretching dynamics of the chemical bond of hydrogen chlorine excited by infrared laser pulse (IR pump). The originality of this new device comes from the use of the Raman Chirped Adiabatic Passage (RCAP) technique for the IR pump and the core electron spectroscopy (XPS or ESCA) for the X probe. The RCAP process allows the system to climb the vibrationnal ladder selectively and sequentially and then probed by x-ray thanks to its chemical environment sensitivity. In this manuscript, the theoretical developments, the numerical tools which are essential to simulate the pump-probe RCAP-X device and the electronic structure of HCI are presented. The interaction between the molecule and the IR-pulse is simulated in realistic conditions, taking into account the orientation effects of the molecule and the rotational dynamics (temperature). The best population transfer conditions are defined by the research of the best laser parameters (intensity, chirp). The calculated photoelectron spectrum shows a shift as a function of the pulse duration of the satellite bands which are assigned to shake-up process. This evolution is the signature of a vibrational dynamics. The theoretical study developed in this manuscript show that this pump-probe device could be efficient with the use of Titan-Sapphire lasers which has intensity around 5x1012 W/cm2 and which could be chirped with a chirp around 10-5,10-6 eV/fs in conditions of low temperature (<80°K)

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Juhel, Marc. "Traitement de surface par une impulsion laser de 15 nanosecondes : application à la formation d'alliages." Grenoble 1, 1990. http://www.theses.fr/1990GRE10111.

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Abstract:

Nous avons etudie les traitements de surface obtenus en irradiant des metaux avec une impulsion laser de 15 ns. Des echantillons constitues d'une couche metallique de quelques nanometres deposee sur un substrat ont ete irradies. Le principe consiste a porter en fusion la surface pour provoquer la diffusion dans la phase liquide des differents constituants. Le couplage energetique durant l'irradiation a ete etudie en mesurant les fractions d'energie absorbees par l'echantillon sous forme thermique et mecanique. Nous avons etudie l'influence des differents parametres qui interviennent dans le procede: l'epaisseur du depot, le milieu d'irradiation, l'ambiance laser et les proprietes thermiques du substrat et du depot. Enfin, les profils de concentration ont ete compares avec des modeles de diffusion et de transferts thermiques. Ceci nous a permis de montrer que la penetration du depot dans le substrat est compatible avec une diffusion en phase liquide

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Fabretti, Valérie. "Modélisation de l'émission X des raies K. Alpha dans les plasmas créés par impulsion laser ultracourte (sub-picoseconde) et ultra-intense (10 puissance 18W cm-2)." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11075.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre des etudes sur la caracterisation de l'interaction entre un laser subpicoseconde et la matiere solide. Nous nous sommes particulierement interesses a la simulation des spectres du rayonnement x k alpha emis dans les plasmas crees par impulsion laser ultra-courte et ultra intense (10#1#8 w cm#-#2). A cette fin, le modele developpe dans ce travail utilise les resultats d'un code hydrodynamique qui simule l'interaction laser-matiere. Ces resultats se presentent sous la forme de profils lagrangiens de densite et de temperature, decrivant l'evolution spatio-temporelle du plasma. Le modele realise un couplage auto-consistant entre un modele collisionnel-radiatif instationnaire, qui traite l'etat atomique du plasma, et une methode monte-carlo, qui simule le transport des electrons supra-thermiques, crees a la densite critique et responsables (par des collisions en couche interne) de l'emission k alpha, a l'interieur du plasma. A partir de ce modele, on a pu generer des spectres synthetiques de raies k alpha en fonction de differents parametres evalues experimentalement. Par ailleurs, on a pu voir, a partir des resultats obtenus, une forte correlation entre l'effet du flux de chaleur thermique electronique et l'effet de la temperature des electrons supra-thermiques sur les spectres synthetiques. Outre la simulation de spectres de raies k alpha, une application directe de ce code a ete l'evaluation du facteur de flux limite pour un eclairement donne et une valeur de la temperature des electrons supra-thermiques determinee par ailleurs. Ce code a d'autres applications potentielles comme la simulation de sources x ultra-breves.

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Dissertations / Theses on the topic 'Impulsi laser'

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