Dissertations / Theses on the topic 'Laser impulsionnels'
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Lesparre, Fabien. "Amplificateurs impulsionnels à base de fibres cristallines dopées Ytterbium." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLO001/document.
Abstract:
Les lasers à impulsions ultra-courtes (< 10 ps) ont largement démontré leur intérêt pour de nombreuses applications scientifiques, industrielles ou encore médicales. Le domaine du micro-usinage par impulsions laser est l'un des domaines les plus actifs du moment. Les dernières avancées en la matière privilégient deux axes de recherche, l'augmentation du taux de répétition associé à de fortes puissances moyennes et une montée en énergie. Nos travaux s'inscrivent dans ce contexte et visent à développer des amplificateurs d'impulsions ultracourtes innovants à base de fibres cristallines Yb:YAG délivrant de fortes puissances moyennes et de fortes énergies en régime de polarisation cylindrique. Les sources développées sont destinées à être intégrées au sein de systèmes de micro-usinage laser aux performances inédites développés dans le cadre du projet européen Razipol. Celles-ci joueront le rôle de préamplificateur fort gain au sein d'une architecture MOPA composé d'un oscillateur ultra-rapide à base de cristal d'Yb:KYW et d'un amplificateur final à base de disque mince Yb:YAG. Pour répondre à la problématique des dégradations spatiales liées à la montée en puissance moyenne dans les architectures à laser solide pompé par diode, une architecture en cascade composée de trois étages d'amplification permettant de réduire la charge thermique a d'abord été réalisée. Grâce à une fine optimisation de l’ensemble des paramètres spectroscopiques (taux de dopage des cristaux, longueur d'onde de pompe...) et géométriques (longueur des cristaux, tailles de faisceaux...) a permis d'amplifier des impulsions femtosecondes (750 fs) jusqu'à des puissances moyennes de 100 et 85 W, respectivement obtenues en polarisation linéaire et cylindrique, à la cadence de 20 MHz. Un amplificateur picoseconde de forte énergie à également été réalisé. Intégrant un dispositif de combinaison cohérente à division temporelle à 4 ou 8 répliques visant à réduire les effets non-linéaires, la source développée délivre des énergies remarquablement élevées pour ce type de système à amplification directe. Il délivre des énergies de 1 et 2 mJ à des cadences inférieures à 20 kHz. Ces résultats ont fait l'objet de 2 publications dans des revues internationales à comité de lecture. Par ailleurs les deux amplificateurs développés ont été intégrés sous la forme de systèmes compactes et robustes, utilisables par les membres du projet européen Razipol. Ces travaux ont également inspirée une nouvelle ligne de produits désormais commercialisés la société FibercrystIn the last decade ultra-short pulse laser (< 10 ps) have sparked increasing interest for many industrial and scientific applications. Among the geometries used so far for high-power Yb-doped diode-pumped solid-state lasers as slabs, rods and thin disks, the single crystal fiber (SCF) technology was recently shown to have a high potential for the amplification of ultrashort pulses thanks to a very efficient thermal management and high optical efficiencies. This technology combined with the cubic crystal structure of Yb:YAG offers a cylindrical symmetry of the optical and thermo-mechanical properties. Yb:YAG SCFs are therefore well suited for the amplification of cylindrically polarized beams. In the context of a European Project called RAZIPOL, we have developed new laser amplifier architectures using SCF to directly amplify femtosecond pulses to achieve high energy and high average power pulses with radial and azimuthal polarizations without any stretching and recompression of the pulses.We first demonstrate a three-stage diode-pumped Yb:YAG single-crystal-fiber amplifier to generate femtosecond pulses at high average powers with linear or cylindrical (i.e., radial or azimuthal) polarization. At a repetition rate of 20 MHz, 750 fs pulses were obtained at an average power of 85 W in cylindrical polarization and at 100 W in linear polarization. Investigations on the use of Yb:YAG single-crystal fibers with different length/doping ratios and the zero-phonon pumping at a wavelength of 969 nm were conducted in order to optimize the performances of the amplifiers.The second part of the project is focused on pulse energy scaling. In this sense, we demonstrate a two-stage Yb:YAG single-crystal-fiber amplifier designed for high peak power to significantly increase the pulse energy of a low power picosecond laser. The first amplifier stage has been designed for high gain. Using a gain medium optimized in terms of doping concentration and length an optical gain of 32dB has been demonstrated. The second amplifier stage designed for high energy using divided pulse technique allows to generate recombined output pulse energy of 2mJ at 12.5 kHz with a pulse duration of 6 ps corresponding to a peak power 320MW. Average powers ranging from 25W to 55W with repetition rates varying from 12.5 kHz to 500 kHz have been demonstrated.This results has led to the publication of 2 articles in international peer-reviewed journals and have been presented in 7 conferences. Finally this work has inspired the launch of a new line of industrial products by Fibercryst
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Cassard, Philippe. "Verrouillage par injection des lasers impulsionnels de grande puissance : le laser TEA CO₂." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112338.
Abstract:
Cette thèse concerne l’étude du verrouillage par injection dans les lasers impulsionnels de grande puissance. Une analyse théorique du verrouillage de mode dans les lasers impulsionnels est présentée. Une théorie multimode est développée sur la base du traitement semi-classique du laser à champ faible. Le verrouillage par injection continue fait l’objet d’une étude approfondie. Il est clairement démontré que le verrouillage par injection d’un champ faible dans un laser impulsionnel multimode est un verrouillage de mode(s) quelle que soit la durée du champ d’injection. Le traitement présenté décrit tout aussi bien la génération d’impulsions brèves par injection. Une revue des propriétés énergétiques de l’oscillateur-laser TEA CO₂ est présentée, que ce soit en présence ou en l’absence d’injection. Une étude expérimentale fine de l’injection continue est appliquée au cas du laser TEA CO₂ muni d’un résonateur stable. Des mesures de fréquence ont été réalisées suivant un schéma original d’hétérodynage à haute fréquence. Les limites du verrouillage par injection sont étudiées. De plus, le rôle important de la densité électronique de la décharge TEA sur le verrouillage par injection est démontré. Une seconde étude expérimentale met en évidence le verrouillage par injection des modes d’ordre supérieur d’un résonateur instable dans un laser TEA CO₂ de très grande puissanceThis thesis is directed at the study of injection-locking of high power pulsed lasers. Chapter I give a theoretical analysis of injection mode-locking in such lasers. A multimode theory is developed on the basis of the semi-classical treatment in the weak field regime. A detailed investigation of CW injection-locking is reported. It is clearly demonstrated that locking by injection of a weak field in a pulsed multimode laser stems from injection mode-locking whatever is the injection field time history. Thus the generation of short pulses by injection is described as well. Chapter II theoretically overviews the energetic features of the TEA CO₂ laser, with or without injection. Chapter III presents an experimental investigation of CW injection-locking in stable resonator TEA CO₂ lasers. Frequency measurements are performed with a new high frequency heterodyning scheme. The limits of CW injection locking are studied. Moreover, the influence of the transient discharge electron density on injection-locking is demonstrated. Chapter IV gives an experimental evidence of high order transverse mode injection-locking in unstable resonator TEA CO₂ lasers
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Ouslimani, Hana. "Intégration de lasers impulsionnels monofréquences sur verre phosphate dopé ytterbium." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT100/document.
Abstract:
De nombreux capteurs optiques, tels que les LIDARS, nécessitent des sources laser à la fois puissantes et spectralement fines. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est la réalisation de sources laser impulsionnelles intégrées, dont les caractéristiques spectrale et temporelle atteignent la limite théorique prédite par la théorie de Fourier. Pour ce faire, nous proposons une structure laser de type DFB avec un fonctionnement déclenché. La technologie de l'échange d'ions est retenue pour réaliser des guides d'onde amplificateurs dans un verre phosphate dopé ytterbium. La cavité DFB est ensuite constituée par gravure d'un réseau de Bragg à la surface des guides amplificateurs. Le comportement impulsionnel est obtenu par dépôt, sur la structure précédente, d'une couche mince d'acétate de cellulose dopée avec l'absorbant saturable BDN. Cette structure nous a permis d'obtenir des lasers impulsionnels monomodes longitudinaux dont les caractéristiques spectrales atteignent la limite de Fourier. Une étude en concentration d'absorbant saturable du superstrat montrent une variation de la durée des impulsions de 2,5 ns à 100 ns avec des puissances crêtes respectives de 30 W et 14 W. Nous parvenons donc à des spectres de largeur à mi-hauteur de valeur 9 MHz. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation de sources laser compactes pour les lidars embarquésVarious optical sensors, such as LIDARs, need laser sources both powerful and narrow-linewidth. In this context, the aim of this project is the realization of integrated pulsed laser sources with a Fourier Transform Limited (FTL) spectrum. To do so, we propose a passively Q-switched DFB laser structure. Ion-exchange technology is used to realize amplifier waveguides on Ytterbium-doped phosphate glass. The DFB cavity is made by dry etching of a Bragg grating on the waveguides surface. The Q-Switched behavior is obtained by depositing a BDN-doped cellulose acetate coating layer, acting as a saturable absorber. This structure allowed us obtaining FTL single-frequency pulsed lasers. When studying the impact of BDN concentration, we observe pulses ranging from 2,5 ns with 40 W peak power, to 100 ns with 14 W peak power. Thus, our device FWHM linewidth goes down to 9 MHz. These results pave the way for the realisation of compact laser sources for embedded lidar systems
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Rotger, Maud. "Contribution à l'étude d'un laser Nd-YAG industriel de puissance : réalisation d'un lambdamètre pour lasers impulsionnels." Dijon, 1990. http://www.theses.fr/1990DIJOS013.
Abstract:
La première partie de ce mémoire est consacrée à l'étude de nouvelles cavités résonnantes pour des lasers Nd-YAG industriels de puissance. Une cavité instable SFUR en anneau n'a pas donné expérimentalement les résultats escomptés, tant du point de vue de la puissance de sortie que de celui de la qualité du faisceau. Une cavité plane, en anneau symétrique, donne un bon facteur de qualité et ne présente qu'une seule et grande zone de stabilité, allant du fonctionnement tir-a-tir du laser jusqu'a sa puissance nominale. De plus, la position toujours fixe du beam-waist quel que soit le pompage doit éviter aux utilisateurs tout réajustement vertical de leur plan de travail. Cette cavité nous semble sous différents aspects le meilleur choix dans le domaine des cavités stables. La seconde partie, concerne la réalisation d'un lambdamètre performant pour lasers impulsionnels monomodes en vue notamment de mesurer avec précision la longueur d'onde d'un laser nd-yag injecté. Une étude théorique préalable a permis, compte tenu de l'objectif fixe, d'opter pour la réalisation d'un dispositif optique constitue d'interféromètres de Fabry-Pérot plans. Cet appareil, associé à un système d'acquisition en temps réel et à un logiciel de traitement des données en langage C, travaille à une cadence de 10 Hz avec une résolution de 20 mhz
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Ortac, Bülend. "Développement d'un laser à fibre double-gaine dopée à l'ytterbium femtoseconde et caractérisation des régimes multi-impulsionnels." Rouen, 2004. http://www.theses.fr/2004ROUES031.
Abstract:
Les travaux rapportés dans cette thèse sont consacrés à l'étude et à la réalisation d'un laser à fibre double-gaine dopée à l'ytterbium femtoseconde et à la caractérisation des régimes multi-impulsionnels. Les résultats obtenus montrent que des lasers à fibre femtosecondes énergétiques très performants avec des qualités d'émission exceptionnelles en termes de bruit peuvent être réalisés. Par ailleurs, la disponibilité de fortes puissances de pompage grâce à la technologie d'injection par l'encoche, nous a permis de mettre en évidence la richesse et la diversité des régimes d'émission des sourcesThe work reported in this thesis is devoted to study and the realization of femtosecond ytterbium-doped double-clad fiber laser and characterisation of multiple pulsing regimes. The results obtained demonstrate that high power femtosecond fiber lasers with exceptional qualities in terms of the noise can be realized. In addition, the availability of high pump power with the V-groove technique enabled us to demonstration the richness and the diversity of multiple-pulsing operation
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Pallas, Florent. "Etude théorique et expérimentale du fonctionnement bifréquence de microlasers continus et impulsionnels pour la génération d'ondes RF et THz." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00877894.
Abstract:
Parmi les approches possibles pour réaliser des sources térahertz dans la gamme0,2 - 2 THz, nous nous sommes intéressés à la voie optoélectronique qui consiste à générerl'onde térahertz par le photomélange de deux ondes lasers à des fréquences optiques. Letravail présenté dans cette thèse concerne l'étude de lasers bi-fréquence capables d'émettreles deux ondes requises simultanément. Nous commençons par développer un modèlethéorique décrivant la compétition de gain entre les modes laser grâce au calcul de différentscoefficients de couplage. Sur le plan expérimental, nous montrons tout d'abord qu'endésalignant légèrement un des miroirs de la cavité laser, il est possible d'obtenir un régimestable d'émission sur deux fréquences pourtant en compétition dans le milieu à gain, ici uncristal dopé néodyme. Nous nous intéressons ensuite au régime impulsionnel et montronsque les impulsions peuvent être synchronisées grâce à l'action d'un laser externe. Enfin, leprocessus de photomélange a été réalisé et des ondes électromagnétiques ont été généréesdans le domaine des radio-fréquences autour de 20 GHz.
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Carrer, Evelyne. "Etude des effets thermomécaniques induits sur les particules lors de la propagation dans l'atmosphère de faisceaux lasers impulsionnels." Aix-Marseille 2, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX22009.
Abstract:
On a utilise a l'exterieur et en laboratoire une preimpulsion laser pour obtenir une augmentation de 4,1 sur les seuils de claquage et de 3 sur la densite de l'energie transmise. On etudie les mecanismes thermomecaniques qui interviennent lors de l'interaction d'un faisceau laser avec des brumes ou brouillards denses. Les experiences ont permis de preciser quatre mecanismes: vaporisation, deformation, fragmentation et ejection. On a mis en particulier en evidence la deformation de la goutte dans le temps et un seuil de fragmentation autour de 1,75/cm**(2)
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Lecourt, Jean-Bernard. "Etude et réalisation de lasers à fibre auto-impulsionnels àbase d'absorbants saturables." Phd thesis, Université de Rouen, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130694.
Abstract:
La première partie de la thèse à consisté en l'étude et la réalisation d'un laser à fibre dopée erbium passivement déclenché par un absorbant saturable semiconducteur à multipuits quantiques InGaAs/InP dopé fer. Parallèlement un modèle basé sur les équations cinétiques a été développé et a permis d'expliquer les principales caractéristiques de sortie de notre laser telles que des impulsions asymétriques.Dans une deuxième partie, nous avons réalisé une source laser fonctionnant en régime de verrouillage de modes. Notre laser s'articule autour d'une fibre erbium et d'un absorbant saturable ultra-rapide (~ ps) InGaAs/InP dopé Fer. Dans cette configuration un régime auto-démarrant d'impulsions de durée 700 fs a été démontré grâce à l'utilisation conjointe d'un absorbant saturable et d'effets de polarisation.
La troisième partie de ce travail de thèse a été consacrée à une autre structure non-linéaire ultra-rapide (500 fs) utilisée comme miroir de cavité. Nous avons obtenu des impulsions dont la durée est de 300 fs. Avec la même cavité, un absorbant saturable à base de nanotubes de carbone (NTC) nous a permis d'obtenir un régime de verrouillage de modes présentant une grande stabilité aussi bien en régime de dispersion anormale qu'en régime de dispersion normale. Les performances obtenues sont des impulsions d'énergies supérieures à 150 pJ avec des durées allant de 700 fs (régime anormal) jusqu'à quelques picosecondes (régime normal).
Enfin nous avons réalisé une source laser à fibre à haute énergie fonctionnant en régime déclenché grâce à un absorbant saturable semiconducteur GaAs. Le milieu à gain est une fibre double-gaine dopée ytterbium. Nous avons obtenus des impulsions énergétiques (7 µJ) d'une durée d'environ 1 µs. Ce régime est obtenu sur un domaine d'accord d'environ 30 nm autour de 1,07 µm en restant spatialement monomode.
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Mager, Loic. "Correction de fronts d'onde de faisceaux lasers impulsionnels par mélange d'ondes photoréfractif." Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 1994. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00716165.
Abstract:
Nous avons démontré que la correction de fronts d'onde de faisceaux lasers impulsionnels (nanoseconde) pouvait être réalisée par mélange d'ondes dans un cristal photoréfractif. Nous avons commence par déterminer le matériau photoréfractif le mieux adapte pour cette application. Pour des raisons d'efficacité photoréfractive et de tenue en puissance, notre choix s'est porte sur le titanate de baryum. Cela a conditionne le choix de la longueur d'onde utilisée (532 nm) pour cette démonstration. Nous avons étudié un premier dispositif de correction base sur le transfert d'énergie d'un faisceau fort vers un faisceau faible qui, par mélange d'ondes photoréfractif, peut être obtenu sans qu'il y ait de transfert de phase. Dans cette étude nous avons mesure les variations de l'amplification en fonction de différents paramètres (cohérence temporelle, rapport des énergies des faisceaux) et observe les variations de l'effet photorefractif en fonction de la densité de puissance dans le titanate de baryum. Nous avons aussi démontré la correction des déformations introduites par un objet de phase et cela pour différentes densités d'énergie incidente. Une deuxième méthode de correction est basée sur la compensation d'un aberrateur de phase par double passage. On a commence par préciser la notion de conjugaison de phase. Puis, nous avons étudié en particulier un miroir a conjugaison de phase auto pompe, l'oscillateur a boucle de réaction, qui fonctionne sur le principe du mélange a quatre ondes dans un cristal photoréfractif. Nous avons montre expérimentalement que des transformations des faisceaux dans la boucle de réaction améliorent la qualite de la conjugaison de phase et nous avons réalisé la compensation d'objets de phase par double passage en régime impulsionnel. La dernière partie est consacrée a l'étude comparative des deux dispositifs tels qu'ils pourront être mis en oeuvre pour la correction dynamique des lentilles thermiques dans les amplificateurs lasers solides.
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Giraud, Marie-Annick. "Propagation en atmosphère marine de rayonnements laser impulsionnels : application au cas de sources Nd:YAG à décalage Raman." Aix-Marseille 3, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX30060.
Abstract:
L'atmosphere marine limite les performances des systemes optroniques actifs interessant la marine nationale. Elle conditionne egalement les possibilites d'exploitation des informations contenues dans les impulsions retrodiffusees. L'objet de l'etude est de quantifier l'importance des perturbations dues a la traversee du milieu. Les differents mecanismes atmospheriques consideres sont l'absorption, la diffusion, la turbulence et la refraction. Leurs effets sur la propagation laser et sur la forme temporelle des impulsions sont etudies theoriquement en s'attachant a expliciter leur dependance vis-a-vis des caracteristiques de la source et de l'atmosphere. La quantification des phenomenes necessite de connaitre les parametres temporels, spectraux et energetiques de l'emission laser. Ceux-ci ont ete mesures avec precision en laboratoire sur une source representative des equipements operationnels. Il s'agit d'un laser impulsionnel bimode 1,06/1,54 m utilisant le decalage raman d'un rayonnement nd:yag dans une cellule de methane. Les resultats de l'analyse spectrale ont permis d'evaluer la sensibilite de la transmission aux caracteristiques de l'atmosphere a l'aide du code fascode. Par ailleurs, des experimentations ont ete mises en place en environnement reel afin d'evaluer les deformations temporelles des impulsions apres propagation a quelques metres au-dessus de la surface de la mer. Aucune modification attribuable a l'influence de l'atmosphere marine n'a ete observee, en bon accord avec les resultats theoriques compte tenu des faibles epaisseurs optiques rencontrees lors des mesures. Globalement, cette etude montre que les sources nd:yag a decalage raman sont bien adaptees aux besoins operationnels. La demarche presentee est facilement transposable a d'autres sources des lors que l'on dispose d'une connaissance precise de leur mode d'emission.
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Patin, Benjamin. "Matériaux et Dispositifs optoélectroniques pour la génération et la détection de signaux THz impulsionnels par photocommutation à 1,55µm." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00954635.
Abstract:
Le sujet de la thèse a porté sur la mise au point, la caractérisation et l'utilisation de matériaux semi-conducteurs, au sein desquels les porteurs libres ont un temps de vie extrêmement brefs (picoseconde ou sub-picoseconde), pour réaliser des antennes photoconductrices émettrices ou détectrices de rayonnement électromagnétique térahertz (THz). Contrairement au semi-conducteur LTG-GaAs (low temperature grown GaAs) à la technologie bien dominée et aux performances exceptionnelles lorsque photo-excité par des impulsions lasers de longueurs d'onde typiquement inférieures à 0,8 µm, le travail portait ici sur des matériaux permettant l'emploi de lasers dont les longueurs d'onde sont celles des télécommunications optiques, à savoir aux alentours de 1,5 µm. L'intérêt est de bénéficier de la technologie mature de ces lasers, et du coût relativement modique des composants pour les télécommunications optiques. Pour réaliser des antennes THz performantes et efficaces, le matériau semi-conducteur doit présenter plusieurs qualités : vie des porteurs libres très courte, grande mobilité des porteurs, haute résistivité hors éclairement, et bonne structure cristallographique pour éviter les claquages électriques. Pour obtenir une courte durée de vie, on introduit un grand nombre de pièges dans le semi-conducteur, qui capturent efficacement les électrons libres. Pour les matériaux de type InGaAs employés à 1,5 µm, le problème est que le niveau en énergie de ces pièges, par exemple pour les matériaux épitaxiés à basse température, est très proche de la bande de conduction du semi-conducteur. Cela est équivalent à un dopage n du matériau, ce qui en diminue fortement sa résistivité hors éclairement. Plusieurs solutions ont été apportées par différents laboratoires : compensation par dopage p pour les matériaux épitaxiés à basse température, bombardement ionique, implantation ionique, ou même structures à couches alternées où la photo-génération et la recombinaison des porteurs libres se produisent à des endroits différents. Le but du travail de thèse était de fabriquer des matériaux préparés suivant ces différentes techniques, de les caractériser et de comparer leurs performances pour l'optoélectronique THz. Les semi-conducteurs à étudier étaient de type InGaAs comme déjà publiés par la concurrence, l'originalité de thèse portant sur la comparaison de ces différents matériaux et si possible leur optimisation,. Au cours de ce travail de thèse, de nombreuses couches d'InGaAs ont été épitaxiées, en faisant varier les paramètres de dépôt, et des antennes THz ont été fabriquées. Les couches ont été caractérisées du point de vue cristallographique, ainsi que pour la conductivité électrique DC (mesures 4 pointes, mobilité Hall...), les propriétés d'absorption optique (spectroscopie visible et IR), la durée de vie des porteurs par mesure optique pompe-sonde. Pour les couches épitaxiées à basse température, l'influence d'un recuit thermique ainsi que du dopage en béryllium ont été étudiés. Dans le cas de couches bombardées ou implantées, plusieurs ions ont été utilisés, le brome, le fer et l'hydrogène. Les relations entre la cartographie des défauts structuraux et/ou des ions implantés et les propriétés électriques et de dynamique des porteurs ont été examinées en détail. Ces études permettent de comprendre le type de défauts qui piègent les porteurs dans ces matériaux, ainsi que leur formation lors du processus de fabrication et de traitement des couches. Finalement les meilleures couches fabriquées présentent des performances comparables à celles publiées par ailleurs. Les derniers travaux de thèse ont permis d'obtenir les premiers signaux de rayonnement THz générés par une antenne fabriquée avec l'InGaAs optimisé.
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Kemiche, Malik. "Ingénierie de dispersion dans les cristaux photoniques pour la réalisation de micro-lasers compacts impulsionnels." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEC022.
Abstract:
Le trafic internet a connu un accroissement sans précédent au cours de la dernière décennie avec l’essor du cloud computing et de la diffusion de flux vidéo, à tel point que le secteur des télécommunications représente aujourd’hui entre 6 % et 10 % de la consommation énergétique mondiale. Tandis que cette croissance doit continuer de s’accélérer avec le développement des objets connectés, les limites de l’infrastructure actuelle commencent à apparaître.La photonique intégrée propose de répondre à ces problèmes à l’aide du traitement tout optique de l’information et des interconnexions optiques. Le développement de la photonique sur silicium a permis la conception de circuits photoniques intégrés capables de réaliser ces fonctions complexes sur puce. L’intégration apporte également ses propres avantages, tels qu’une robustesse, une stabilité et une compacité accrues, ainsi qu’une consommation d’énergie réduite. Pour alimenter ces circuits photoniques, des sources intégrées compactes ont vu le jour. En particulier, les lasers à blocage de modes intégrés permettent de générer à la fois un train d’impulsion régulier et un peigne de modes stable. Ces composants exploitent la combinaison d’un laser multimode et d’un absorbant saturable pour mettre en phase les modes de la cavité. Si de tels lasers sur puce ont été mis au point, ils restent toutefois relativement longs (de l’ordre du millimètre, voire du centimètre), et leur miniaturisation est complexe, car la longueur effective de la cavité, égale au produit de l’indice de groupe et de la longueur de la cavité joue un rôle primordial dans la qualité du train d’impulsions généré.Dans cette thèse, une approche basée sur l’utilisation de la lumière lente est développée pour permettre la réalisation de lasers pulsés compacts et intégrés sur puce. La lumière lente (fort indice de groupe) permet en effet de conserver une grande longueur effective dans une cavité compacte. Ce ralentissement de la lumière peut être généré à l’aide des cristaux photoniques. Pour atteindre le régime de blocage de modes, le spectre de la cavité associée doit également présenter un peigne de modes équidistant, ce qui est difficile à obtenir à cause de la dispersion typiquement très élevée des modes lents. Grâce à l’ingénierie de dispersion dans les cristaux photoniques, une bande linéaire à faible vitesse de groupe peut être créée pour obtenir un peigne de modes équidistants sur une grande largeur spectrale. Des cavités optimisées alliant lumière lente, ingénierie de dispersion, et matériaux III-V reportés sur silice ont été conçues par simulations numériques, puis fabriquées et caractérisées pour étudier la viabilité de cette approche et ses limites. Les mesures montrent que malgré les effets du désordre induit par la fabrication dans le cristal photonique, des cavités laser multimodes de 45,5 µm de longueur et d’indice de groupe de l’ordre de 30 sont réalisables. Ces cavités peuvent prétendre à une réduction de longueur d’un facteur 8 par rapport à leurs équivalents basés sur des guides standards. Enfin, la géométrie de ces cavités est compatible avec le transfert d’un absorbant saturable tel que le graphène pour atteindre, dans le futur, le régime de blocage de modesWith the development of cloud computing and video streaming, the amount of data transmitted across the Internet has skyrocketed during the last decade. It now represents between 6 % and 10 % of the global energy consumption, and is expected to keep rising with the emergence of Internet of Things applications. However, the limits of the current infrastructure are already becoming apparent. Integrated photonics has brought new concepts to overcome the limitation of electronics such as all-optical signal processing or optical interconnects. In particular, silicon photonics has enabled the realisation of photonic integrated circuits able to perform these complex tasks on a chip and compete with their electronic counterparts. Moreover, integrated designs benefit from better robustness, stability and compactness as well as a reduced energy consumption. Integrated light sources have been developed to drive these photonic integrated circuits. Integrated mode-locked lasers are especially interesting since they provide both a regular pulse train and a stable mode comb. These lasers rely on the combination of a multimode laser and a saturable absorber to phase-lock the modes of the cavity. Despite some progress towards their integration on a chip, their size is still in the millimetre to the centimetre range. Since the quality of the generated pulse train is related to the effective length of the cavity, which is the product of the group index of the guided mode and the actual length of the cavity, their miniaturisation remains a challenge.In this PhD work, a novel design based on the use of slow-light (high ng) in photonic crystals to achieve further miniaturisation of integrated mode-locked lasers is studied. Indeed, slow light allows us to keep the effective length of the cavity high in a compact design with group indices one order of magnitude higher than in standard cavities. In order to reach mode-locking, a wide regular mode comb must be present in the cavity spectrum. Nonetheless, the strong dispersion of slow light modes in photonic crystals limits the spectral width of the regular mode comb. Using dispersion engineering, the bandwidth of the mode comb can be drastically improved. Photonic crystal cavities exploiting dispersion-engineered slow light in active III-V materials on silica were designed using numerical simulations, then fabricated and characterised to demonstrate the validity of this approach and study its potential limitations. We show that in spite of the effect of fabrication-induced disorder, regular mode combs can be generated in cavities as long as 45,5 µm with a group index around 30. These cavities may allow for an 8-fold size reduction of mode-locked lasers compared to standard waveguide designs. In the future, a saturable absorber such as graphene could be introduced onto the cavities in order to achieve mode-locking
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Jaffres, Anael. "Matériaux laser dopés terres rares impulsionnels dans la gamme spectrale 1 um et 1.5 um: efforts sur la montée en puissance et en cadence." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00973878.
Abstract:
De nouveaux matériaux lasers solides dopés terres rares et pompés par diode émettant soit à 1 µm (dopage Yb) pour les applications laser de puissance et femtosecondes, soit à 1,55 µm (codopage Er, Yb) pour la zone de sécurité oculaire ont été étudiés. Le premier volet étudie deux types de défauts récurrents (centres colorés et diffusants) dans la matrice CaGdAlO4:Yb. Les différentes stoechiométries et les paramètres de croissance testés ne permettent pas d'éliminer les centres diffusants. Par contre, une substitution Ca2+-Sr2+ les supprime mais induit d'autres défauts sous forme de bulles.Les centres colorés sont attribués à des polarons O-, hypothèse confirmée par la modélisation des bandes d'absorption. L'influence d'un codopage de la matrice par un ion tétravalent en substitution de l'ion Al3+ tend à montrer un effet bénéfique sur la diminution des centres colorés. Le second volet concerne la recherche de matrices cristallines dopées Er3+, Yb3+. Une étude en composition permet de sélectionner les taux de dopage optimaux dans les matrices Ca2Al2SiO7, SrGdGa3O7, Y2SiO5, CaGdAlO4. Des croissances de monocristaux sont effectuées par le procédé Czochralski leurs propriétés spectroscopiques, thermiques et laser sont évaluées. En régime continu, les cristaux de CAS génèrent des puissances laser d'environ 200-300 mW à 1555 nm tandis qu'en régime déclenché, des pulses d'énergie de 1,4 mJ et 40 ns sont obtenus pour la première fois. A performances équivalentes, le CAS présente une résistance au pompage incident bien supérieure à celle du verre phosphate commercial, ce qui en fait une alternative possible.
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Jaffres, Anaël. "Matériaux laser dopés terres rares impulsionnels dans la gamme spectrale 1 μm et 1,5 μm : efforts sur la montée en puissance et en cadence." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066799.
Abstract:
De nouveaux matériaux lasers solides dopés terres rares et pompés par diode émettant soit à 1 µm (dopage Yb) pour les applications laser de puissance et femtosecondes, soit à 1,55 µm (codopage Er, Yb) pour la zone de sécurité oculaire ont été étudiés. Le premier volet étudie deux types de défauts récurrents (centres colorés et diffusants) dans la matrice CaGdAlO4:Yb. Les différentes stoechiométries et les paramètres de croissance testés ne permettent pas d’éliminer les centres diffusants. Par contre, une substitution Ca2+-Sr2+ les supprime mais induit d’autres défauts sous forme de bulles. Les centres colorés sont attribués à des polarons O-, hypothèse confirmée par la modélisation des bandes d’absorption. L’influence d’un codopage de la matrice par un ion tétravalent en substitution de l’ion Al3+ tend à montrer un effet bénéfique sur la diminution des centres colorés. Le second volet concerne la recherche de matrices cristallines dopées Er3+, Yb3+. Une étude en composition permet de sélectionner les taux de dopage optimaux dans les matrices Ca2Al2SiO7, SrGdGa3O7, Y2SiO5, CaGdAlO4. Des croissances de monocristaux sont effectuées par le procédé Czochralski. Leurs propriétés spectroscopiques, thermiques et laser sont évaluées. En régime continu, les cristaux de CAS génèrent des puissances laser d’environ 200-300 mW à 1555 nm tandis qu’en régime déclenché, des pulses d’énergie de 1,4 mJ et 40 ns sont obtenus pour la première fois. A performances équivalentes, le CAS présente une résistance au pompage incident bien supérieure à celle du verre phosphate commercial, ce qui en fait une alternative possibleThis work is devoted to the study of diode-pumped rare-earth doped solid-state lasers emitting in the infrared spectral range: at 1 μm for high-power laser and ultra-short pulses and at 1,5 μm in the eye-safe domain. The first part of this work describes the study of two kinds of defects occurring in Yb:CALGO crystals: diffusing centres and colour centres. The non-stoechiometric compositions and the growth parameters we investigated do not eliminate the diffusing centers, whereas a solid solution Ca2+-Sr2+ does but presents another type of defects (bubbles). The colour centres are attributed to polaronic holes, which is confirmed by fitting the related absorption band. The study of codoped materials Yb3+, X4+:CALGO tends to show a positive effect of the tetravalent codopant on the decoloration. The second part studies Er, Yb codoped materials for eye-safe laser applications. After crystal growth of the selected Er, Yb codoped hosts (Ca2Al2SiO7, SrGdGa3O7, Y2SiO5, CaGdAlO4), thermal, spectroscopic and laser properties are evaluated. In CW regime, Er, Yb, Ce: CAS generates output power of 200-300 mW at 1555 nm. In Q-Switch regime, pulses of 1,4 mJ energy and 40 ns-duration are obtained in Er, Yb, Ce:CAS for the first time. Hence this crystal appears as a possible alternative to the commercial phosphate glass
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Mekemeza, Ona Keshia. "Photonic spiking neuron network." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2023. http://www.theses.fr/2023UBFCD052.
Abstract:
Les réseaux neuromorphiques pour le traitement d'informations ont pris une placeimportante aujourd'hui notamment du fait de la montée en complexité des tâches à effectuer : reconnaissance vocale, corrélation d'images dynamiques, prise de décision rapide multidimensionnelle, fusion de données, optimisation comportementale, etc... Il existe plusieurs types de tels réseaux et parmi ceux- ci les réseaux impulsionnels, c'est-à-dire, ceux dont le fonctionnement est calqué sur celui des neurones corticaux. Ce sont ceux qui devraient offrir le meilleur rendement énergétique donc le meilleur passage à l'échelle. Plusieurs démonstrations de neurones artificielles ont été menées avec des circuits électroniques et plus récemment photoniques. La densité d'intégration de la filière photonique sur silicium est un atout pour créer des circuits suffisamment complexes pour espérer réaliser des démonstrations complètes. Le but de la thèse est donc d'exploiter une architecture de réseau neuromorphique impulsionnel à base de lasers à bascule de gain (Q switch) intégrés sur silicium et d'un circuit d'interconnexion ultra-dense et reconfigurable apte à imiter les poids synaptiques. Une modélisation complète ducircuit est attendue avec, à la clé la démonstration pratique d'une application dans la résolution d'un problème mathématique à définirToday, neuromorphic networks play a crucial role in information processing,particularly as tasks become increasingly complex: voice recognition, dynamic image correlation, rapid multidimensional decision- making, data merging, behavioral optimization, etc... Neuromorphic networks come in several types; spiking networks are one of them. The latter's modus operandi is based on that of cortical neurons. As spiking networks are the most energy-efficient neuromorphic networks, they offer the greatest potential for scaling. Several demonstrations of artificial neurons have been conducted with electronic and more recently photonic circuits. The integration density of silicon photonics is an asset to create circuits that are complex enough to hopefully carry out a complete demonstration. Therefore, this thesis aims to exploit an architecture of a photonic spiking neural network based on Q-switched lasers integrated into silicon and an ultra-dense and reconfigurable interconnection circuit that can simulate synaptic weights. A complete modeling of the circuit is expected with a practical demonstration of an application in solving a mathematical problem to be defined
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Chauvat, Dominique. "Innovation et optimisation d'une méthode de polarimétrie pompe-sonde avec des faisceaux laser impulsionnels en vue d'une mesure précise de violation de la parité dans l'atome de césium." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011914.
Abstract:
Alors que toutes les expériences de violation de la parité (PV) dans les transitions atomiques très interdites utilisent jusqu'ici la détection par fluorescence, notre expérience est de type pompe-sonde avec détection du signal PV directement sur un faisceau sonde transmis. Un faisceau laser impulsionnel de polarisation linéaire ε_1 excite les atomes de césium sur la transition 6S-7S dans un champ électrique colinéaire E parallèle à k_ex. Le faisceau sonde (k_pr parallèle à k_ex) de polarisation linéaire ε_2 accordé sur la transition 7S-6P3/2 est amplifié. La petite asymétrie (de l'ordre de 10^-6) dans le gain qui dépend du sens du tnèdre (E, ε_1, ε_2) est la manifestation de l'effet PV. On la mesure par une apparente rotation de la polarisation sonde, impaire en E, dans un polarimètre utilisé en mode équilibré. La mise en oeuvre de nouveaux critères de sélection nous permet de discriminer le vrai signal PV de fausses rotations dues à des interférences électromagnétiques, aux effets géométriques, aux imperfections des polarisations pompe et sonde, ou à la présence de champs électriques ou magnétiques transverses. Ces critères de sélection exploitent la symétrie du signal PV - dichroisme linéaire - et la symétrie de révolution de l'expérience. Ceci permet non seulement de rejeter de faux signaux mais aussi d'identifier les mécanismes en jeu, la nature des défauts et de déterminer leur grandeur. Le rapport signal-sur-bruit actuel permet d'entreprendre des mesures PV à la précision statistique de 10%. Une mesure à 1% nécessite des améliorations. Nous avons démontré deux voies possibles. La première exploite l'amplification de l'asymétrie à fort gain, l'un des atouts majeurs de notre méthode de détection basée sur l'émission stimulée. La seconde combine l'augmentation de l'intensité sonde incidente et l'usage d'une lame dichroique amplifiant de petites rotations de polarisation.
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CHAUVAT, DOMINIQUE. "Innovation et optimisation d'une methode de polarimetrie pompe-sonde avec des faisceaux laser impulsionnels en vue d'une mesure precise de violation de la parite dans l'atome de cesium." Paris 11, 1997. http://www.theses.fr/1997PA112257.
Abstract:
Alors que toutes les experiences de violation de la parite (pv) dans les transitions atomiques tres interdites utilisent jusqu'ici la detection par fluorescence, notre experience est de type pompe-sonde avec detection du signal pv directement sur un faisceau sonde transmis. Un faisceau laser impulsionnel de polarisation lineaire ,#1 excite les atomes de cesium sur la transition 6s-7s dans un champ electrique colineaire e k#e#x. Le faisceau sonde (k#p#r k#e#x) de polarisation lineaire ,#2 accorde sur la transition 7s-6p#3#/#2 est amplifie. La petite (10#-#6) asymetrie dans le gain qui depend du sens du triedre (e, ,#1, ,#2) est la manifestation de l'effet pv. On la mesure par une apparente rotation de la polarisation sonde, impaire en e, dans un polarimetre utilise en mode equilibre. La mise en oeuvre de nouveaux criteres de selection nous permet de discriminer le vrai signal pv de fausses rotations dues a des interferences electromagnetiques, aux effets geometriques, aux imperfections des polarisations pompe et sonde, ou a la presence de champs electriques ou magnetiques transverses. Ces criteres de selection exploitent la symetrie du signal pv - dichroisme lineaire - et la symetrie de revolution de l'experience. Ceci permet non seulement de rejeter de faux signaux mais aussi d'identifier les mecanismes en jeu, la nature des defauts et de determiner leur grandeur. Le rapport signal-sur-bruit actuel permet d'entreprendre des mesures pv a la precision statistique de 10%. Une mesure a 1% necessite des ameliorations. Nous avons demontre deux voies possibles. La premiere exploite l'amplification de l'asymetrie a fort gain, l'un des atouts majeurs de notre methode de detection basee sur l'emission stimulee. La seconde combine l'augmentation de l'intensite sonde incidente et l'usage d'une lame dichroique amplifiant de petites rotations de polarisation.
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Haboucha, Adil. "Interaction d'un grand nombre de solitons dans un laser à fibre : du "gaz" au "cristal" de solitons." Angers, 2008. http://www.theses.fr/2008ANGE0058.
Abstract:
Un laser à fibre de puissance dans une configuration à gestion de dispersion a été réalisé. Le laser est à verrouillage de modes passif par Rotation Non-Linéaire de la Polarisation (RNLP). La disponibilité de fortes puissances de pompage nous a permis de générer une grande diversité de régimes à impulsions multiples. Ces régimes multi-impulsionnels sont caractérisés par des dynamiques riches et variées : multi-stabilité et phénomène d'hystérésis ; évolution analogue à une transition de phase de la matière ; génération d'un gaz, d'un liquide, d'un colloïde et d'un cristal de solitons. . . Etc. Les expériences ont été réalisées avec un laser à fibre à double gaine dopée à l'erbium. La dispersion totale de la cavité est ajustée par un tronçon de fibre à dispersion décalée. Le laser fonctionne soit en régime à impulsion étirée (dispersion totale normale) soit en régime solitonique (dispersion totale anormale). Sur le plan théorique et pour mieux comprendre le fonctionnement et les dynamiques inhérentes à notre système, deux modèles ont été développés. Nous donnons une analyse théorique détaillée de la génération d'un réseau de solitons liés ("cristal" de solitons). Cette structuration spontanée est décrite théoriquement au moyen d'une approche multi-échelles de la dynamique du gain : l'évolution d'un petit excès de gain est responsable de la stabilisation d'un train périodique d'impulsions, alors que l'évolution lente de la valeur moyenne du gain explique la longueur finie de ce train de solitons, qui n'est à cette échelle que quasi-périodique. Cette analyse permet de calculer le nombre d'impulsions formant le train à partir des paramètres physiques du laserA passively mode-locked erbium doped fiber laser with dispersion-managed cavity exploiting the nonlinear polarization rotation was set up. The laser is operated in both anomalous and normal path-averaged dispersion regimes. When the pump power increase a large variety of pulse behavior is accessible : multistability and hysteresis phenomena ; phase transition of the multisolitons (evolution from a ‘gas' to a ‘crystal' of solitons) ; generation of a bound state of hundreds of pulses. . . Etc. We identify the spectral gain filtering as a mechanism of multiple pulse formation in the fiber laser operating in the normal dispersion regime. A correlation is theoretically established between the spectral gain bandwidth and the possibility for the laser to deliver several pulses by cavity round-trip: narrow spectrum favours multiple pulsing. We give a detailed theoretical analysis of spontaneous periodic pattern formation in fiber lasers. The pattern consists in a bound state of hundreds of pulses in a ring fiber laser passively mode- locked by nonlinear rotation of the polarization. The phenomenon is described theoretically using a multiscale approach to the gain dynamics: the fast evolution of a small excess of gain is responsible for the stabilization of a periodic pattern, while the slow evolution of the mean value of gain explains the finite length of the quasi-periodic soliton train. The resulting model is well adapted to the experimental observations in our Er:Yb doped double-clad fiber laser
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Faïz, Radouan. "Commande optimale d'un laser impulsionnel chirurgical." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10112.
Abstract:
De nombreuses applications médicales et chirurgicales ont recours aux effets thermiques des lasers. Actuellement, l'expérience du médecin est essentielle dans l'utilisation thérapeutique des lasers. Ceci est parfois insuffisant et il peut être nécessaire de quantifier l'action thermique des lasers sur les tissus biologiques en cours de traitement. Afin de contrôler avec précision l'évolution du dommage en temps réel, nous étudions un système de commande optimale «autoajustable». Le but de cette étude est de pouvoir déterminer une suite de commandes optimales qu'il faut appliquer à un laser Nd-YAG impulsionnel afin de produire une nécrose de coagulation de volume bien défini sur un tissu. Il a été préalablement montré, que dans le cas particulier des tissus «homogènes», il existe une relation directe liant la profondeur de la nécrose à l'évolution de la température en surfaceA cet effet, un modèle mathématique a été développé. Il décrit l'évolution de la température. A partir de ce modèle «markovien», on a pu résoudre le problème de la commande optimale par application de la programmation dynamique. Celui-ci a pour avantage de fournir une commande optimale du laser en boucle fermée. En d'autres termes cet algorithme consiste à trouver, à tout instant, une commande optimale tenant compte d'une part, des perturbations liées à l'état du tissu et d'autre part, des contraintes imposées par le constructeur du laser. L'algorithme de commande optimale dépend des paramètres tissulaires. Une procédure d'adaptation paramétrique est associée à la loi de commande optimale afin de l'adapter aux changements des paramètres tissulaires qui surviennent pendant le traitement. La nouvelle loi de commande formée par la commande optimale et l'adaptation paramétrique constitue ce qu'on peut appeler la commande auto-ajustable. Cette loi de commande a fait ses preuves en simulation en montrant une excellente adaptabilité au problème
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Haboucha, Adil. "INTERACTION D'UN GRAND NOMBRE DE SOLITONS DANS UN LASER A FIBRE : DU "GAZ" AU "CRISTAL" DE SOLITONS." Phd thesis, Université d'Angers, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00429782.
Abstract:
Un laser à fibre de puissance dans une configuration à gestion de dispersion a été réalisé. Le laser est à verrouillage de modes passif par Rotation Non-Linéaire de la Polarisation (RNLP). La disponibilité de fortes puissances de pompage nous a permis de générer une grande diversité de régimes à impulsions multiples. Ces régimes multi-impulsionnels sont caractérisés par des dynamiques riches et variées : multi-stabilité et phénomène d'hystérésis ; évolution analogue à une transition de phase de la matière ; génération d'un gaz, d'un liquide, d'un colloïde et d'un cristal de solitons . . . etc. Les expériences ont été réalisées avec un laser à fibre à double gaine dopée à l'erbium. La dispersion totale de la cavité est ajustée par un tronçon de fibre à dispersion décalée. Le laser fonctionne soit en régime à impulsion étirée (dispersion totale normale) soit en régime solitonique (dispersion totale anormale). Sur le plan théorique et pour mieux comprendre le fonctionnement et les dynamiques inhérentes à notre système, deux modèles ont été développés. Nous donnons une analyse théorique détaillée de la génération d'un réseau de solitons liés ("cristal" de solitons). Cette structuration spontanée est décrite théoriquement au moyen d'une approche multi-échelles de la dynamique du gain : l'évolution d'un petit excès de gain est responsable de la stabilisation d'un train périodique d'impulsions, alors que l'évolution lente de la valeur moyenne du gain explique la longueur finie de ce train de solitons, qui n'est à cette échelle que quasi-périodique. Cette analyse permet de calculer le nombre d'impulsions formant le train à partir des paramètres physiques du laser.
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DUBOUCHET, CATHERINE. "Traitements thermomecaniques de surfaces metalliques a l'aide de lasers co#2 continus et de laser impulsionnel." Paris 11, 1993. http://www.theses.fr/1993PA112360.
Abstract:
Une nouvelle technique de renforcement, le traitement thermomecanique, est etudiee ici. Celui-ci consiste en la superposition de deux traitements, l'un thermique, l'autre mecanique. Le traitement thermique est une operation de trempe superficielle de l'acier 55c1 realisee a l'aide d'un laser co#2 continu. Le traitement mecanique est lui, realise a l'aide d'un laser nd-verre impulsionnel et n'induit que des transformations mecaniques dans le materiau. La superposition de ces operations confere a l'acier etudie une durete elevee en surface et un champ de contrainte de compression s'etendant sur une profondeur importante. Dans le cas de la trempe, les caracterisations (thermiques, metallurgiques et mecaniques) realisees experimentalement sont comparees aux resultats de simulations numeriques. Ceci permet, entre autres, de valider les mesures de temperatures effectuees en temps reel. Les experiences realisees a l'aide du laser impulsionnel montrent que l'effet d'un choc laser sur l'acier est purement mecanique. L'influence des parametres de traitements sur le resultat induit dans le materiau est determinee experimentalement et comparee aux resultats d'un modele analytique existant. Enfin, la superposition des deux traitements met en evidence que grace a un choc mecanique, il est possible de transformer un champ de contrainte initial (du a l'operation de trempe). La replastification engendree par l'onde de choc peut meme entrainer la mise en compression d'un champ de contrainte de traction. Les effets induits par traitement thermomecanique dans un acier sont, parallelement aux experiences, analyses a l'aide d'un modele analytique developpe au cours de ce travail
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Girard, Karen. "Etude de la création de défauts volumiques générés pendant la solidification de soudures réalisées par faisceau laser Nd : YAG impulsionnel - application au soudage du tantale." Dijon, 1999. http://www.theses.fr/1999DIJOS067.
Abstract:
Ce travail a pour but d'étudier la formation des défauts volumiques apparus au cours de la solidification de points de soudure réalisés par faisceau laser Nd:YAG sur tantale. La fin d'une impulsion laser se caractérise par la phase de solidification pendant laquelle le métal fondu rebouche le capillaire de soudage tout en se refroidissant et en se solidifiant. Selon les conditions opératoires, les modes de remplissage et de refroidissement sont différents et peuvent induire des défauts volumiques dans les soudures. Nous avons étudié ces défauts expérimentalement par microscopie électronique et par radiographie éclair. Ces analyses ont mis en évidence deux catégories de défauts : des porosités et des cavités. Les porosités prennent des formes de petites bulles qui sont piégées dans la matière solidifiée. Les cavités sont des zones sans matière qui sont liées au mode de remplissage du capillaire par le métal fondu qui se refroidit très vite. Nous avons modélisé l'apparition de ces défauts : le piégeage des porosités et la formation des cavités. Le principe du modèle du piégeage des porosités repose sur la comparaison de la durée de solidification de la soudure et de la durée de remontée d'une bulle de dimension connue à la surface du bain fondu. La durée de solidification est calculée grâce à l'équation de diffusion de la chaleur et tient compte d'une loi de remplissage linéaire au cours du temps. Les résultats permettent de prévoir les dimensions des porosités susceptibles d'être piégées dans la zone fondue. La formation des cavités a été modélisée grace à l'étude de l'écoulement du métal fondu à l'intérieur du capillaire avec le logiciel fluent. Les calculs sont basés sur l'équation de Navier-Stokes et tiennent compte des tensions superficielles et de la diffusion de la chaleur. Il apparait que sous l'effet des tensions superficielles, le métal rebouche le dessus du capillaire en emprisonnant une poche gazeuse à l'origine d'une cavité. Les résultats sont corroborés par l'observation in situ de la solidification de soudures de tantale en radiographie X éclair. Cette étude a donc permis de mieux comprendre les phénomènes rapides produits pendant la solidification de soudures et leurs conséquences.
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Charton, Stephane. "Contribution à l'étude du contrôle en ligne des opérations de soudage par laser ND : Yag impulsionnel." Dijon, 1999. http://www.theses.fr/1999DIJOS047.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude d'un système de contrôle en ligne des assemblages par laser Nd 3 : YAG pulsé. Lors d'une opération de soudage, l'interaction laser-matière est à l'origine de l'émission de signaux (optiques, acoustiques, électriques, thermiques), caractéristiques de son comportement. Le contrôle en ligne est basé sur l'hypothèse que leurs évolutions, mesurées par des capteurs tels que des photodiodes ou des microphones, doivent être corrélées aux défauts de soudure. Le contrôle qualité d'un assemblage par faisceau laser peut être assuré par la qualification préalable de la machine, et par le suivi en ligne de l'opération de soudage proprement dite. La similitude des signaux issus des lasers pulsés (machine et interaction), nous a conduits à développer un système spécifique d'acquisition et de traitement de données. L'utilisation d'outils de traitement du signal (transformation de Fourier, transformation en ondelettes) associés à des techniques de classification de données (polytopes de contraintes), introduit une approche innovante du contrôle en ligne. La détermination des paramètres discriminants (corrélation signaux/défauts) devient ainsi automatique et non subjective. Le prototype réalisé peut être utilisé pour la détection de tout type de défaut, puisque l'opérateur de classification retenu est supervise et repose donc sur une phase d'apprentissage. Il a été validé sur des défauts de soudure simples à maitriser, pour être finalement appliqué à un problème de contrôle de fabrication au département fabrications et technologies nucléaires du centre d'études de Valduc du Commissariat à l'energie atomique.
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Leclerc-Perron, Jérôme. "Laser à miroirs de Bragg à excitation impulsionnelle." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26485.
Abstract:
L’émergence des verres dopés à l’erbium a permis le développement d’une multitude d’applications. Toutefois, plusieurs de ces applications comme le LIDAR, la spectroscopie infrarouge et la génération de radiation infrarouge pour les oscillateurs paramétriques optiques pourraient bénéficier d’un milieu possédant une large plage de gain au-delà de celle offerte par l’erbium. C’est ce que permet le thulium avec sa plage de gain s’étalant de 1.7 μm à 2.1 μm. Entraînés par les succès de l’erbium pour la production d’impulsions, plusieurs chercheurs transposent les concepts développés pour l’erbium vers le thulium. Parmi les différentes méthodes de conception d’une cavité laser, les cavités linéaires à rétroaction distribuée ou à miroirs de Bragg permettent la mise en place d’un laser monolithique de très petite taille. Selon le schéma de pompage, il est possible d’opérer un tel laser en régime continu tout comme en régime impulsionnel. Ce document présente la mise en application d’un laser à fibre dopée thulium muni d’une cavité linéaire avec miroirs de Bragg. Dans un premier temps, nous présentons le modèle utilisé pour effectuer la simulation du comportement dynamique du laser. Ce modèle permet d’implémenter un algorithme de simulation numérique capable de prendre en considération l’excitation impulsionnelle, les effets dispersifs induits par le réseau de Bragg et les effets non linéaires intrinsèques à la fibre optique. Ensuite, on présentera la caractérisation des différentes composantes nécessaires à la réalisation du laser au thulium, notamment l’amplificateur à l’erbium pour la production d’impulsions pompe de haute énergie pour l’excitation impulsionnelle du laser à fibre dopée thulium. Enfin, on présentera les performances du laser muni de miroirs de Bragg qu’on comparera aux résultats de simulations numériques.The emergence of erbium doped glasses has allowed the development of many technologies. However, applications such as LIDAR, infrared spectroscopy and infrared sources for optical parametric oscillators all benefit from having a wide gain bandwidth farther in the infrared than what erbium doped glasses allow. Thulium has shown to be a good candidate for such applications due to its wide gain bandwidth ranging from 1.7 μm to 2.1 μm. Inspired by the success in laser pulse generation from erbium doped media, many researchers decided to apply the knowledge acquired from erbium doped laser sources to thulium doped laser sources. We chose to use a linear distributed Bragg reflector cavity, which allows us to implement a monolithic laser of a very small size. Depending on the pumping scheme, it is possible to operate this laser in a CW regime as well as in a pulsed regime. This document details the implementation of a thulium doped fiber laser in a linear cavity with distributed Bragg reflectors. We first develop the theoretical model used for the simulation of our laser’s dynamics. This model allows us to implement numerical simulations able to treat pulsed pumping, dispersive effects induced by the fiber Bragg grating and intrinsic nonlinear effects. We then characterize the erbium-ytterbium doped phosphate fiber amplifier used to generate pump pulses, along with the other components of the thulium doped fiber laser cavity. The numerical model is then validated by comparing numerical simulations to experimental results obtained from our thulium doped laser.
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Le, Galès Germain. "Evaluation de la fiabilité de diodes Laser 1064nm en régime impulsionnel critique pour des applications "seed" de laser à fibre forte puissance." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0562.
Abstract:
Un nombre croissant d’applications Laser nécessite l’utilisation de sources impulsionnelles présentant une grande modularité en termes de durée, de puissance et de fréquence des impulsions Laser générées. Ces sources s’appuient sur une architecture bien connue, basée sur un amplificateur de puissance à oscillateur maître (MOPA) et intégrée dans un grand nombre de systèmes d’amplification optique. Généralement, elle se compose d’une diode « seed » jouant le rôle d’un oscillateur « source » et pilotée en régime impulsionnel fournissant des impulsions optiques à un étage d’amplification (solide ou fibré), dopé avec des éléments terres rares (ex. Ytterbium). Néanmoins, la puissance crête émise par ce type de diodes dépasse rarement quelques centaines de mW. Afin d’obtenir, en sortie du « MOPA », des impulsions d’une puissance de plusieurs dizaines de kW, il est donc nécessaire de concevoir une chaîne d’amplification optique possédant un gain élevé mais en contrepartie susceptible de générer des phénomènes optiques non-linéaires néfastes à l’application. L’utilisation de diodes Laser monomode commercialisées, à très haute fiabilité, dans des régimes de polarisation en courant crête très élevé mais sous des durées d’impulsion très courtes (très inférieures à 1μs), apparaît comme une solution alternative mais impose d’être validée tant sur le plan de la caractérisation électro-optique de ces diodes que sur la robustesse de leurs performances dans ces régimes critiques de fonctionnementA growing number of Laser applications requires the use of pulsed sources with a large versatility in terms of duration, power and frequency of the generated Laser pulses. Such sources are based on the well-established “Master Optical Power Amplifier” architecture, and integrated into a large variety of optical amplification systems. Generally, it is composed of a “seed” diode, acting as a “source” oscillator, operated in pulse regime in order to produce optical pulses forwarded to an amplification stage (solid or fibered), doped with rare earth elements (ex. Ytterbium). However, the maximum output power delivered by such diodes barely reaches a few hundred mW. In order for the “MOPA” to produce output pulses with a peak power reaching a few tens of kW, it is necessary to design an amplification chain with a high optical gain but on the other hand susceptible to generate non-linear phenomena detrimental to the application. The use of commercialized and ultra-reliable single mode Laser diodes, operating in large overcurrent but under short pulse conditions (under 1μs), appears as an alternative solution, which, however, requires to be validated in terms of electro-optical characterizations as well as in terms of performances robustness under these critical conditions
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Valla, Matthieu. "Etude d'un lidar doppler impulsionnel à laser Erbium fibré pour des mesures de champ de vent dans la couche limite de l'atmosphère." Paris, ENST, 2005. http://www.theses.fr/2005ENST0030.
Abstract:
Un travail de thèse a été entrepris pour la réalisation d'un anémomètre laser cohérent impulsionnel pour la mesure de champ de vent résolue en distance dans la basse atmosphère. Lors de sa propagation, l'impulsion permet de sonder graduellement l'atmosphère dans le sens ascendant. Il est ainsi possible de résoudre en distance la mesure de vitesse en découpant l'analyse du signal rétrodiffusé en multiples fenêtres temporelles. L'originalité de ce travail de thèse est l'utilisation d'une source laser fibrée 1,55 µm en régime impulsionnel nanoseconde. La technologie Erbium fibrée permet la réalisation d'instruments fiables, compacts et à sécurité oculaire. Un simulateur de performance instrumentale permet de calculer le rapport porteuse sur bruit d'un lidar mono ou bistatique, utilisant des configurations de faisceaux gaussiens tronqués avec ou sans turbulence atmosphérique. Pour la turbulence, le simulateur utilise un code de propagation par écran de phase. Le calcul exact de la borne de Cramér-Rao permet de dimensionner les performances du traitement numérique associé à l'instrument. Cette partie comporte un travail de modélisation fine du spectre du signal lidar qui met en évidence une forme de " spectral leakage " lié à la décorrélation du signal due à la nature impulsionnelle de l'instrument. La disponibilité d'une source de 20 µJ a permis la réalisation d'un prototype permettant la mesure simultanée de trois cases distances jusqu'à 130 mètres de distance et de valider par l'expérience le travail de modélisation entrepris au cours de cette thèseA PhD work has been undertaken for the realization of an impulse coherent laser anemometer for the measurement of wind field solved in distance in the lower atmosphere. During its propagation, the pulse gradually probe the atmosphere in the ascending direction. It is thus possible to realize a distance resolved velocity measurement by cutting out the analysis of the signal retrodiffused in multiple temporal windows. The originality of this PhD work is the use of a 1. 55 µm erbium fiber amplifier in a nanosecond pulsed mode, which allows the realization of compact and reliable instruments, with ocular safety. The instrumental simulator calculates the carrier to noise ratio of a mono or bistatic lidar, using configurations of truncated Gaussian beams with or without atmospheric turbulence. In order to account for atmospheric turbulence, the simulator uses a screen phase propagation code. The exact calculation of the Cramér-Rao lower bound allows us to predict the performances of the digital processing associated with the instrument. This part contains a fine model of the spectrum of the lidar signal which highlights a form of "spectral leakage" related to the decorrelation of the signal due to the pulsed nature of the instrument. He availability of a laser able of 20 µJ pulses allowed the realization of a prototype which was able to make three simultaneous measurements at distances up to 130 meters, thus giving us the opportunity to validate by the experiment the spectrum model undertaken during this PhD work
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Faraud, Emeric. "Développement et applications de techniques laser impulsionnelles pour l'analyse de défaillance des circuits intégrés." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14677/document.
Abstract:
Les techniques de localisation de défauts basées sur la stimulation laser restent aujourd'hui les techniques parmi les plus avancées qui existent. Elles permettent la stimulation thermique ou photoélectrique de façon très localisée sans contact physique. Les travaux dans ce mémoire sont consacrés au développement et à l’application de techniques d'analyse par faisceau laser impulsionnelles destinées à l'analyse des circuits intégrés. Le développement matériel et les investigations de méthodologies d'analyse ont été portés par la motivation du projet MADISON (Méthodes d’Analyse de Défaillances Innovantes par Stimulation Optique dyNamique), qui a pour but d'augmenter le taux de succès des analyses des circuits complexes VLSI par stimulation laser. L'utilisation de systèmes optiques très performants comprenant des sources laser impulsionnelles fibrées nous a permis d'explorer les capacités en termes d'analyse par stimulation laser photoélectrique impulsionelle. Une étude originale de l’étude du phénomène Latchup a montré une augmentation de la résolution latérale avec l'utilisation du processus d’absorption non linéaireThe fault location based on laser stimulation are now among the most advanced available techniques. They allow thermal or photoelectric stimulation localized without physical contact.This Ph.D works was devoted to the development and application of techniques using pulsed laser for integrated circuits’ analyses.Material development and investigation of analysis methodologies have been held by the motivation of the MADISON project (Methods of Analysis of Failures by Innovative Dynamic Optical Stimulation), which aims to increase the success rate analysis of complex circuits VLSI by laser stimulation.We used high-performance optical systems including fibered pulsed laser sources to explore the capabilities in terms of analysis by photoelectric laser stimulation. An original study of the Latchup phenomenon showed an improving lateral resolution by using nonlinear absorption process
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DEVAUX, DAVID. "Caracterisation des plasmas formes par laser impulsionnel en geometrie confinee. Application au choc laser." Paris 11, 1993. http://www.theses.fr/1993PA112323.
Abstract:
Le choc laser est un procede de traitement de surface destine a ameliorer les proprietes mecaniques de pieces metalliques, en particulier la resistance a la fatigue. Il consiste a focaliser le faisceau d'un laser impulsionnel de puissance sur la surface de la piece, de facon a engendrer un plasma, creant une onde de choc dans le materiau. L'ordre de grandeur de la densite de puissance est le gigawatt par centimetre carre. Le confinement de la piece metallique par un milieu dielectrique transparent au rayonnement laser, empeche le plasma de se detendre librement, ce qui augmente la pression de l'onde de choc. Lorsque la densite de puissance depasse un certain seuil, le milieu dielectrique cesse d'etre transparent, et absorbe l'energie laser: il se produit un claquage du dielectrique, ce qui induit une saturation de la pression de l'onde de choc. Le claquage des milieux dielectriques induits par laser impulsionnel a ete largement etudie au cours des annees soixante-dix, et une synthese des mecanismes de claquage est presentee. Ensuite, un modele analytique et une simulation numerique ont ete developpes pour decrire l'interaction, et en particulier la pression de l'onde de choc. Des mesures de pression dans des configurations variees, de transmission des milieux dielectriques, de temperature de plasmas, et des visualisations de l'interaction ont ete effectuees. Le modele analytique, simple, donne d'excellents resultats et montre que la pression maximale est proportionnelle a la racine carree de la densite de puissance. L'etude du claquage fait apparaitre le grand interet de l'utilisation d'une impulsion laser ayant un front de montee bref, de l'ordre de trois nanosecondes
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Roy, Vincent. "Lasers à fibre à synchronisation modale passive par rotation non linéaire de la polarisation : dynamique en régime multi-impulsionnel." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24719/24719.pdf.
Abstract:
Les travaux présentés dans cet ouvrage concernent l’étude de la dynamique des lasers à fibre à synchronisation modale passive. Le mécanisme qui assure la formation des impulsions repose sur un principe d’interférométrie non linéaire (i.e. rotation non linéaire de la polarisation). Or, ce mécanisme possède la particularité de voir son action être renversée lorsque la puissance des impulsions dépasse un certain seuil, i.e. les ailes observent un gain plus élevé que le centre de l’impulsion. Le train d’impulsions devient alors instable, une situation généralement suivie de l’apparition d’une ou plusieurs impulsions additionnelles. Dans ce nouveau régime, il est courant d’observer la formation de groupes d’impulsions cohérentes. La nature de l’interaction en jeu diffère selon que la dispersion observée par les impulsions est plus ou moins élevée. Dans le cas où la dispersion résiduelle de la cavité permet la propagation d’impulsions solitoniques, il a été montré que ce phénomène est relié à l’interaction non linéaire entre les impulsions et les ondes dispersives résonantes émises suite aux perturbations périodiques encourues par les impulsions suivant leur propagation dans la cavité. Toutefois, dans le cas où des milieux de dispersion positive et négative sont disposés dans la cavité pour faire en sorte de réduire la dispersion résiduelle de celle-ci, les bandes latérales associées aux ondes dispersives résonantes s’en trouvent fortement atténuées en raison de la dérive de fréquence (importante) observée par les impulsions dans chaque portion de la cavité. En fait, on montre que la formation des groupes d’impulsions résulte plutôt de l’interaction directe entre les impulsions puisque celles-ci sont amenées à se superposer partiellement sur une portion significative de la cavité. Également, dans ce même régime, on rapporte l’observation de collisions qui se produisent entre des groupes d’impulsions voyageant avec des vitesses différentes. Divers scénarios sont observés suivant les modifications plus ou moins importantes entraînées par la collision. En effet, il n’est pas nécessaire que l’énergie et la quantité de mouvement soient conservées lors des collisions entre les impulsions dans le laser puisqu’il s’agit d’un système dissipatif. En outre, dans le cas où les collisions se répètent sur une base périodique, l’acquisition d’une séquence d’autocorrélations a permis de mettre en évidence la dynamique particulière qui caractérise le processus de collision.The work presented herein is primarily concerned with the dynamics of passively mode-locked fiber lasers. The mechanism used for achieving pulse emission relies on nonlinear interferometry (i.e. nonlinear polarization rotation). However, the same mechanism acts as a limiter whenever the pulse power is increased above a given amount, i.e. the wings are subject to a higher gain than the peak of the pulse. The pulse train then becomes unstable and the creation of one or more additional pulses follows from this instability. In this new regime, it is not unusual to observe the formation of coherent states of bound pulses. The nature of the interaction responsible for this phenomenon depends on the amount of dispersion experienced by the pulses along the laser cavity. In the case of a cavity that sustains the formation of solitons, the occurrence of pulse bound states was shown to result from the nonlinear interaction between the pulses and the resonant dispersive waves emitted as a result of the periodic perturbations the solitons undergo on successive cavity round trips. In contrast, for the case of a cavity built from positive and negative dispersion fibers such as to reduce the net dispersion, the sidebands related to the resonant dispersive waves are greatly reduced because of the significant frequency chirp the pulses acquire along each fiber segment. Thus we show here that the formation of pulse bound states results instead from the direct interaction between the multiple pulses since the pulses interfere with one another on a significant part of the laser cavity. In addition, in the same regime, we report the observation of collisions occurring between pulse bound states traveling with different group velocities. This process may result in several outcomes, depending on the changes the bound states undergo during the collisions. In fact, energy and momentum need not be conserved in the process since the laser is a dissipative system. Finally, in the case of collisions that repeat periodically, the acquisition of a sequence of autocorrelations allowed us to verify the peculiar dynamics that characterizes the collision process.
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Dupont, Arnaud. "Ablation de couches superficielles de matériaux métalliques par rayonnement laser impulsionnel." Aix-Marseille 2, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX22064.
Abstract:
Les experimentations presentees dans ce memoire concernent l'etude du decapage de surface au moyen d'un rayonnement laser impulsionnel, ultraviolet, visible ou infrarouge en interaction avec un solide. Un profilometre a exploration progressive a contact et une camera rapide pour analyser les phenomenes intervenant lors de l'interaction laser-matiere. Une approche theorique est effectuee dans un premier temps. Les seuils de vaporisation et d'initiation du plasma sont determines. L'accent est mis sur l'importance du confinement du plasma genere en amont de la surface par un film d'eau. Les effets du confinement sont quantifies a partir de modeles decrivant l'expansion du plasma. Ainsi, le taux d'ablation augmente du fait du piegeage du plasma qui s'oppose a sa propagation, engendrant une pression superieure sur la surface traitee. Les affirmations theoriques sont prouvees experimentalement quant a l'augmentation du rendement d'ablation et a la quantification des seuils d'ablation. De plus, l'influence des impacts lasers sur l'etat de surface est observee selon le nombre d'impulsions laser successives irradiant la piece. Une application concrete est presentee: le decapage par balayage laser a la surface de materiaux issus de composants de l'industrie nucleaire en vue de leur decontamination radioactive. On constate que le facteur de decontamination s'accroit considerablement lorsqu'un ruissellement fin de liquide s'ecoule le long de la surface a traiter
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Guignard, Celine. "Réalisation de sources impulsionnelles pour les télécommunications." Phd thesis, Université Rennes 1, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260197.
Abstract:
Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de sources impulsionnelles, constituées de lasers à semi-conducteurs soumis à une rétroaction optique non linéaire ou filtrée, pour des applications dans les domaines liés aux télécommunications optiques. Après un bref rappel des principales méthodes utilisées pour réaliser des sources impulsionnelles, nous présentons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du phénomène de rétroaction optique ainsi que les principales réalisations de sources impulsionnelles, utilisant une contre-réaction, disponibles dans la littérature. Puis nous nous intéressons à l'analyse, principalement numérique, de la dynamique d'un laser contre-réactionné par un miroir non linéaire. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un régime de blocage de modes passif conduisant à la génération d'impulsions caractérisées par un taux de répétition pouvant atteindre 20 GHz. D'autre part, nous montrons que l'utilisation d'un réseau de Bragg à pas variable comme réflecteur externe d'un laser fonctionnant en régime de blocage de modes permet la génération d'impulsions en limite de Fourier. La méthode de fabrication d'une telle cavité composée d'un réseau de Bragg et d'une microlentille est décrite. Et nous présentons un modèle permettant d'analyser numériquement le comportement de lasers soumis à une contre-réaction filtrée ainsi qu'une analyse statique de ce dernier. Nous terminons cette étude par l'analyse de l'influence d'une injection optique sur les caractéristiques de ces impulsions.
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DILLEMANN, BENOIT. "Comportement dynamique du dioxyde de vanadium sous illumination laser impulsionnelle." Paris 7, 1995. http://www.theses.fr/1995PA077271.
Abstract:
Transparent a temperature ambiante dans une large bande infra-rouge, le dioxyde de vanadium subit a 60c une transition de phase solide-solide le rendant totalement opaque a toute emission lumineuse. Le travail de recherche mene ici s'articule autour de trois axes complementaires de developpement, caracterisation et modelisation de ce compose. Afin d'obtenir des couches optiquement performantes, une partie du travail de these consiste a participer a l'elaboration de films de dioxyde de vanadium suivant deux procedes de fabrication originaux : une technique de pulverisation cathodique assistee sous bombardement ionique et une methode de synthese inorganique sous gaz reducteur inerte, les sol-gels. L'objet du volet experimental de cette etude est de caracteriser optiquement le materiau a l'etat passant et a l'etat bloque a l'aide de mesures quasistatiques visibles et infra-rouges puis de mettre en evidence la reponse dynamique de ces films a l'aide de sources laser impulsionnelles. Le modele rendant compte de la coupure d'une emission laser dans le dioxyde de vanadium requiert d'une part une connaissance approfondie de la physique des milieux stratifies sous illumination coherente puisqu'il a necessite un developpement supplementaire permettant d'effectuer un bilan d'energie detaille dans chaque couche de l'empilement. Il a necessite d'autre part une ecriture discrete par les differences finies du modele d'evolution thermique d'un milieu cylindrique prenant en compte la contribution instationnaire de la transition de phase solide-solide. Le caractere monotone de la transmittance optique en fonction de l'indice d'extinction d'une monocouche attenuante nous a conduit a determiner l'indice complexe du materiau.
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Zeng, Lei. "Etude théorique et expérimentale de µ-OLEDs en régime impulsionnel à très haute densité de courant." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCD066.
Abstract:
Ce travail de thèse porte sur l’estimation de la possibilité d’atteindre le seuil laser dans un matériau organique par pompage électrique. Dans le but ultime de réaliser le laser organique à pompage électrique, un prérequis est d’injecter une haute densité de courant dans un dispositif électroluminescent fonctionnel. Dans un premier temps, le comportement de l’OLED soumise à haute densité de courant est simulé et un modèle d’estimation de seuil laser basé sur la matrice de transfert est proposé. Ces études théoriques indiquent l’existence d’une densité de population maximale d’excitons radiatives au début d’injection de courant et estime la nécessité de 8.7×1016 cm-3 au seuil laser. Ensuite, la caractéristique résolue en temps des μ-OLED à base d’Alq3 : DCM excitées par des impulsions électriques de courtes durées (< 100 ns) et à faible taux de répétition (10 Hz) sont étudiées à l’aide d’un système de microscope confocal calibré. Les caractéristiques de l’OLED sont en bon accord avec les simulations théoriques. Une densité de courant de 3.6 kA/cm² et un pic de luminance de 8.4×106 cd/m² ont été obtenus en injectant des impulsions de 30 ns. Le pic de luminance correspond à une densité de population de 3.6×1017 cm-3, soit supérieure au plus petit seuil laser en littérature. Il est donc possible de réaliser le laser dans cette fenêtre de temps de quelques nanosecondesThis thesis focus on the estimation of the possibility to achieve the laser threshold in an organic material with electrical pumping. As the ultimate goal is to demonstrate an electrically pumped organic laser, attaining high current density in a working electroluminescent device is pre-required. At first, the response of OLED at high current injection condition is simulated with a theoretical model. And the laser threshold estimation is performed by transfer matrix method. These theoretical studies show that a peak of emissive exciton (singlet) population density should exist at pulse onset, while a population density of 8.7×1016 cm-3 is necessary for lasing. Next, the time-resolved characteristics of μ-OLED based on Alq3 : DCM excited by short (< 100 ns) electrical pulses with low repetition rate (10 Hz) have been studied on the calibrated confocal microscope. The response of μ-OLED is in good agreement with the theoretical simulations. A current density of 3.6 kA/cm² and a luminance peak of 8.4×106 cd/m² have been achieved with 30-ns pulses. This luminance peak corresponds to singlet population density of 3.6×1017 cm-3, which is higher than the smallest laser threshold in literature. We suggest that it is possible to achieve laser effect in the time window of several nanoseconds at pulse onset
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Akmansoy, Eric. "Verrouillage par injection des lasers impulsionnels TEA CO₂ : résonateurs stables et instables." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112235.
Abstract:
Cette thèse est divisée en trois parties. La première partie rassemble les éléments théoriques de l'étude concernant respectivement -i) la cinétique du milieu amplificateur CO2 -ii) la description des modes des résonateurs -iii) le verrouillage par injection continue des lasers impulsionnels. La deuxième partie rapporte la réalisation d'un laser CO2 TEA d'énergie 1-10 Joule, sa caractérisation électrique et optique, les résultats de verrouillage suivant différentes configurations et la confrontation expérience théorie. La détection hétérodyne des impulsions permet de mesurer les principales caractéristiques du verrouillage monomode par injection: la largeur de la bande de verrouillage et l'intensité minimum requise. D'autres schémas d'injection sont considérés : -i) l'injection continue dans un laser en anneau -ii) l'injection bimode transverse dans un lasser à résonateur instable. La troisième partie de la thèse est une étude détaillée des variations de fréquence et des effets d'indice de réfraction qui en sont responsables. Au cours de cette thèse, des performances nouvelles ont été obtenues de grand intérêt pour les applications LIDAR. En particulier, c'est la première fois que grâce à l'emploi d'un résonateur instable, des impulsions monomodes de 1 Joule et durant 5μs sont obtenues à 10 μm avec des puissances injectées aussi faibles que 200nW. Il est également démontré que la dérive de fréquence peut être considérablement réduite. C'est enfin la première fois que le fonctionnement bimode longitudinal d'un laser de grande énergie est contrôlé par l'injection d'un faible signal dans la cavitéThis thesis is divided into three parts. The first part gives the theorical elements of the study respectively related to i) The kinetics C0₂ amplifier medium. Ii) The description of resonator modes. Iii) The CW injection of pulsed lasers. In the second part are reported the realization of a 1-10 J TEA C0₂ laser, its optical and electrical characterization, the injection-locking results for varions configurations and their comparison with theory. As the major point, the performance of stable- and unstable resonator TEA C0₂ lasers are compared in the case of CW single-mode injection. The heterodyne detection of the pulses allows to measure the main characteristics of single-mode injection-locking : the locking band-width and the minimum injection intensity. Other injection schemes are considered. I) The CW single mode injection in a ring resonator. Ii) The two transverse mode injection in a laser with an unstable resonator. The third part of the thesis is a detailed study of intra-pulse frequency variations and the refractive index effects in the amplifier medium. In the course of this work, new performances have been obtained of great interest for LIDAR applications. Lt is the first time that 5 μS 1 J single longitudinal mode pulses are obtained at 10 μm with unstable resonator lasers for injected powers as low as 200nW. Lt is also demonstrated that the frequency chirping can be considerably reduced. Finally it is the first time that two longitudinal mode operation of a high energy laser is controlled with the injection of a weak signal into the laser cavity
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Bussière, Benoît. "Etude des mécanismes d'endommagement par laser impulsionnel des cristaux de saphir dopé titane." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22070/document.
Abstract:
L'utilisation des cristaux de saphir dopé Titane de grande dimensions au sein des chaînes laser ultra-rapides de fortes puissance crêtes rend cruciale la problématique de l'endommagement laser de ces cristaux. Les travaux présentés ici ont pour but de quantifier le seuil d'endommagement des cristaux de Titane : Saphir sous irradiation femtoseconde, picoseconde et nanoseconde, régimes d'interaction qui sont représentatifs à la fois des conditions rencontrées dans les chaînes laser et des régimes d'interaction laser matière distincts. De plus, l'influence de paramètres propres à l'utilisation des cristaux tels que la cryogénie, les traitements anti-reflets ou le type de pompage optique (impulsion temporellement monomode ou non) est ensuite étudiée. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement et d'identifier les paramètres clés qui devront être optimisés dans les futures chaînes laser ultra-rapides de fortes puissances crêtesThe use of large Ti:Sapphire crystals in ultra fast high peak power laser amplifiers makes crucial the problem of crystal laser induced damage. These works aim to qualify the laser induced damage threshold of Ti:Sapphire crystals under femtosecond, picosecond and nanosecond laser pulse irradiations, which are typically encountered in such laser chains and representative of laser matter interaction regimes. Furthermore, the influence of parameters peculiar to Ti:Sapphire crystals use in laser systems, such a cryogenic conditions, anti-relection coatings, or optical pumping kind (temporally monomode or multimode pulses), has been performed. The results are important to understand the mechanisms leading to the damage, and to reveal the key parameters which will have to be optimized in future high peak power laser chains
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Mager, Loïc. "Correction de fronts d'onde de faisceaux lasers impulsionnels par melange d'ondes photorefractif." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112354.
Abstract:
Nous avons demontre que la correction de fronts d'onde de faisceaux lasers impulsionnels (nanoseconde) pouvait etre realisee par melange d'ondes dans un cristal photorefractif. Nous avons commence par determiner le materiau photorefractif le mieux adapte pour cette application. Pour des raisons d'efficacite photorefractive et de tenue en puissance, notre choix s'est porte sur le titanate de baryum. Cela a conditionne le choix de la longueur d'onde utilisee (532 nm) pour cette demonstration. Nous avons etudie un premier dispositif de correction base sur le transfert d'energie d'un faisceau fort vers un faisceau faible qui, par melange d'ondes photorefractif, peut etre obtenu sans qu'il y ait de transfert de phase. Dans cette etude nous avons mesure les variations de l'amplification en fonction de differents parametres (coherence temporelle, rapport des energies des faisceaux) et observe les variations de l'effet photorefractif en fonction de la densite de puissance dans le titanate de baryum. Nous avons aussi demontre la correction des deformations introduites par un objet de phase et cela pour differentes densites d'energie incidente. Une deuxieme methode de correction est basee sur la compensation d'un aberrateur de phase par double passage. On a commence par preciser la notion de conjugaison de phase. Puis, nous avons etudie en particulier un miroir a conjugaison de phase auto pompe, l'oscillateur a boucle de reaction, qui fonctionne sur le principe du melange a quatre ondes dans un cristal photorefractif. Nous avons montre experimentalement que des transformations des faisceaux dans la boucle de reaction ameliorent la qualite de la conjugaison de phase et nous avons realise la compensation d'objets de phase par double passage en regime impulsionnel. La derniere partie est consacree a l'etude comparative des deux dispositifs tels qu'ils pourront etre mis en uvre pour la correction dynamique des lentilles thermiques dans les amplificateurs lasers solides
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Akmansoy, Eric. "Verrouillage par injection des lasers impulsionnels CO TEA résonateur stable et instable /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611137f.
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Glachet, Michel. "Etudes théoriques et expérimentales des phénomènes d'initiation d'une chaîne pyrotechnique par laser impulsionnel." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22039.
Abstract:
Apres un examen des differentes methodes utilisees pour initier les explosifs, l'accent est mis sur l'initiation par laser et un modele theorique du a r. J. Harrach est developpe. Les specificites du concept retenu ont impose plusieurs experiences pour caracteriser l'interaction laser-matiere (mesures de reflexion, de temperature, de pression,. . . ); leurs resultats sont confrontes a ceux fournis par un code destine a modeliser la chaine pyrotechnique. En plus des conditions minimales de fonctionnement, une explication sur le mecanisme de l'initiation est apportee
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Grojo, David. "Mécanismes d'enlèvement de particules par laser impulsionnel : application au nettoyage pour la microélectronique." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00118348.
Abstract:
Le développement des nanotechnologies nécessite, entre autre, d'utiliser de nouvelles techniques de nettoyage permettant l'enlèvement sans contact de particules de tailles nanométriques. Le procédé laser consistant à irradier les matériaux avec des impulsions nanosecondes se révèle une approche prometteuse. Cette étude participe à l'amélioration des connaissances des processus d'interaction "laser-particule-surface". Les expériences démontrent que l'enlèvement résulte d'une compétition entre différents mécanismes. L'évaporation explosive de l'humidité résiduelle piégée au voisinage des polluants est identifiée comme le mécanisme non-destructif principal. Parmi les mécanismes d'endommagement observés, l'ablation locale du substrat résultant des phénomènes d'exaltation de champ proche optique limite la fenêtre de travail du procédé de nettoyage. Cependant, ce processus présente un intérêt pour d'autres applications telles que la nanostructuration de surfaces.
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Lecourt, Jean-Bernard. "Etude et réalisation de lasers à fibre auto-impulsionnels à base d’absorbants saturables." Rouen, 2006. http://www.theses.fr/2006ROUES035.
Abstract:
Les travaux de cette thèse sont dédiés au développement de lasers à fibre fonctionnant en régime impulsionnel. La première partie de la thèse à consisté en l’étude et la réalisation d’un laser à fibre dopée erbium passivement déclenché par un absorbant saturable semiconducteur à multipuits quantiques InGaAs/InP dopé fer. Parallèlement un modèle basé sur les équations cinétiques a été développé et a permis d’expliquer les principales caractéristiques de sortie de notre laser telles que la forme des impulsions. Dans une deuxième partie, nous avons réalisé une source laser fonctionnant en régime de verrouillage de modes. Notre laser s’articule autour d’une fibre erbium et d’un absorbant saturable ultra-rapide ( ps) InGaAs/InP dopé Fer. Dans cette configuration un régime auto-démarrant d’impulsions de durée 700 fs a été démontré grâce à l’utilisation conjointe d’un absorbant saturable et d’effets de polarisation. La troisième partie de ce travail de thèse a été consacrée à une autre structure non-linéaire ultra-rapide (500 fs) utilisée comme miroir de cavité. Nous avons obtenu des impulsions dont la durée est de 300 fs. Avec la même cavité, un absorbant saturable à base de nanotubes de carbone (NTC) nous a permis d’obtenir un régime de verrouillage de modes quel que soit le régime de dispersion. Les performances obtenues sont des impulsions d’énergies supérieures à 150 pJ avec des durées de 700 fs. Enfin nous avons réalisé une source laser à fibre à haute énergie fonctionnant en régime déclenché grâce à un absorbant saturable semiconducteur GaAs. Le milieu à gain est une fibre double-gaine dopée ytterbium. Nous avons obtenus des impulsions énergétiques (7 µJ) d’une durée d’environ 1 µs. Ce régime est obtenu sur un domaine d’accord d’environ 30 nm autour de 1,07 µmThis work deals with the impulsionnal fiber laser development. The first part of this thesis consists in the study and the realization of erbium-doped fibre laser passively Q-switched by iron-doped InGaAs/InP multiple quantum well semiconductor saturable absorber. Moreover simple modelling based on the rate equations has been developed and allows the understanding of the main output characteristics of our laser such as the shape of the pulse. Then, we realize a passively mode-locked fibre laser. The amplifyer medium is an erbium-doped fibre and the ultrafast saturable absorber is a iron-doped InGaAs/InP multiple quantum wells structure. In this configuration, self-starting mode-locking is obtained. 700 fs pulses are measured with both saturable absorber and polarization effects. In the third part of this study, we use ultra-fast saturable absorber (500 fs) as a cavity end-mirror. 300 fs optical pulses are obtained. With the same cavity, Saturable Absorber Incorporating NanoTubes (SAINT) can self-start stable mode-locking whatever the dispersion of the cavity (soliton or Stretched-pulse regime). More than 150 pJ pulse energy is obtained and the pulse duration is included between 700 fs (soliton) and few picoseconds (stretched pulse). Finally we have realized a high-energy fibre laser Q-switched by semiconductor saturable absorber GaAs. The amplifyer medium is a double-clad ytterbium-doped fibre. We obtain optical pulses of several micro-joules (7 µJ) with duration of 1 µs. The laser can be tuned over 30 nm around the central wavelength (1,07 µm)
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Totems, Julien. "Emission laser impulsionnelle et traitements temps-fréquence en vibrométrie par lidar à détection cohérente." Phd thesis, Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00610531.
Abstract:
L'utilisation de lasers pulsés ouvre la voie à de nouvelles fonctionnalités et à une compacité accrue des systèmes lidars pour la mesure de vibration à distance. Or des bruits de phase et d'amplitude affectent le signal lidar, diminuant particulièrement les performances du régime impulsionnel à multiplets, concept par ailleurs prometteur pour la mesure à longue portée. Ces travaux portent d'abord sur la caractérisation expérimentale de ces bruits afin de les modéliser, en particulier l'effet de la turbulence atmosphérique. Puis nous cherchons à optimiser les formes d'ondes et le traitement du signal en fonction de la vibration et de la statistique de bruit. Nous proposons une méthode originale basée sur un estimateur du maximum de vraisemblance de la fréquence Doppler, associé à une extraction à partir de la représentation temps-fréquence du signal. L'apport de cette approche est constaté par la simulation et l'expérience, en comparant les performances de plusieurs régimes d'émission.
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Astic, Dominique. "Caractérisation par spectroscopie d'émission d'un plasma créé par laser CO2 impulsionnel sur matériaux solides." Aix-Marseille 2, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX22052.
Abstract:
Cette these concerne la caracterisation par spectroscopie d'emission dans le domaine visible d'un plasma produit par l'action d'un laser co#2 impulsionnel focalise sur un materiau solide (au4g ou graphite) place dans une chambre a vide (5. 10-5 torr). La premiere partie est consacree a l'aspect hydrodynamique de l'interaction. Un modele stationnaire monodimensionnel plan decrit l'ecoulement de vapeur dans le cas d'une pression ambiante quelconque. Dans une deuxieme partie, la plasma est etudie grace a la theorie cinetique des gaz ionises dans le but de construire un modele d'equilibre collisionnel-radiatif (e. C. R. ). L'etape suivante presente la methode experimentale utilisee: la spectroscopie d'emission. Les differents mecanismes qui induisent des modifications de l'intensite et du profil des raies sont analysees et les methodes utilisees pour mesurer la densite et la temperature electroniques, en sont deduites. Le dispositif experimental est ensuite decrit (caracteristiques du laser, chambre a vide, spectrographe, analyseur optique multicanaux. . . ). Finalement, des spectres resolus dans le temps et dans l'espace sont presentes en liaison avec des parametres physiques tels que valeurs moyennes du continuum, spectres integres en longueur d'onde,. . . Les densites electroniques en fonction de l'espace et du temps sont obtenues par la mesure de l'elargissement stark. Sous les conditions de l'equilibre thermodynamique local (e. T. L. ), la temperature electronique peut etre evaluee a partir de rapport d'intensite de raies. Le coefficient d'absorption pour la longueur d'onde laser et le rayonnement visible, ainsi que les concentrations relatives d'ions a partir des equations de saha ont ete deduits des valeurs precedentes. Les limites de validite des hypotheses d'e. T. L. Sont examinees
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Ghrab, Mounir. "Caractérisation de jets de plasmas créés par laser à CO2 impulsionnel sur matériaux solides." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22075.
Abstract:
Cette these concerne la caracterisation des plasmas crees par laser a co2 impulsionnel sur materiaux solides (au4g et graphite), places en atmosphere variable (de 5 10e-3pa a 10e5pa). Cette caracterisation est realisee en trois parties. La premiere partie consacree a la visualisation de l'ecoulement du plasma, a permis de mettre en evidence quatre regimes hydrodynamiques suivant la valeur de la pression ambiante et de l'intensite laser (4mw/cm2-150mw/cm2). Au cours de cette etude hydrodynamique et a l'aide d'un dispositif interferometrique, l'evolution spatio-temporelle de la densite electronique a ete determinee pour des pressions ambiantes inferieures ou egales a 10e3pa. Dans la seconde partie, des mesures spectroscopiques concernant l'evolution de la densite electronique ont ete realisees pour des pressions ambiantes comprises entre 5 10e-3 pa et 10e5pa. Au cours de cette partie et moyennant les hypotheses d'equilibre thermodynamique local, les temperatures electroniques du plasma ont ete determinees par rapport d'intensites des raies emises par les especes appartenant a l'echantillon irradie ou au gaz ambiant. La derniere partie a ete consacree a la mesure du coefficient d'absorption du plasma, determine a l'aide d'une methode photometrique utilisant comme faisceau sonde celui d'un laser argon de longueur d'onde 514,5nm
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Bournazel, Manon. "Dynamique collisionnelle sondée par alignement moléculaire post-impulsionnel." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCK011.
Abstract:
Au cours de ces trente dernières années, le développement des sources laser ultra courtes a permis d'accélérer la recherche sur le contrôle des mouvements de rotation des molécules par alignement moléculaire. En régime post-impulsionnel, lorsque la durée de l'impulsion laser est plus courte que la période rotationnelle de la molécule, une récurrence périodique de transitoires d'alignement se manifeste suite à l'excitation laser. Ces molécules, en interaction avec leur environnement, subissent des collisions internes qui atténuent l'amplitude de ces transitoires au cours du temps. L'étude de la disparition de cet alignement moléculaire en fonction du temps ou de la pression permet d'extraire des informations sur la relaxation des cohérences et des populations rotationnelles.Dans cette thèse nous nous intéressons à la dynamique collisionnelle de différents systèmes sondés via l'alignement moléculaire ou les échos rotationnels. Nous observons dans un premier temps des effets non séculaires et non markoviens dans le domaine temporel aux temps courts. Les échos rotationnels sont ensuite utilisés pour améliorer l'alignement de la molécule d'acétone très asymétrique et donc difficile à aligner. Enfin, pour s'affranchir de la dépendance de l'amplitude des échos par rapport au délai entre les deux impulsions laser et l'éclairement de la deuxième impulsion, nous mettons en place une nouvelle technique associant un modulateur spatial de lumière à un algorithme d'évolution pour créer une bi-impulsion dont les paramètres optimaux sont automatiquement ajustés afin de garder une amplitude d'écho constanteOver the past thirty years, the development of ultra-short laser sources has accelerated the research on the control of molecular rotational motions by molecular alignment. For field free molecular alignment, when the pulse duration of the laser is shorter than the rotationnal period of the molecule, a periodic reccurence of revivals follows the excitation by the laser pulse. These molecules, interacting with their environment, undergo internal collisions that attenuate the amplitude of these revivals over time. Studying the disappearance of this molecular alignment over time or pressure provides insights into the relaxation of coherences and rotational populations.In this thesis, we investigate the collisional dynamics of various systems, probed through molecular alignment or rotational echoes. First we observe nonsecular and non-Markovian effects in the temporal domain at short timescales. Rotationnal echoes are then used to improve the alignment of acetone which is highly asymmetric and hence challenging to align. In addition, to overcome the dependence of echo amplitude on the delay between the two laser pulses and the intensity of the second pulse, we introduce a new technique involving a spatial light modulator and a learning algorithm to create a bi-pulse. The optimal parameters of the bi-pulse are automatically adjusted to maintain the echo amplitude constant
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Reineix, Gwenaël. "Conception de sources optoélectroniques transitoires à formes d'ondes maitrisées." Thesis, Limoges, 2020. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/60bc610a-86d7-4b9d-b388-b0ea4256778e/blobholder:0/2020LIMO0011.pdf.
Abstract:
Les travaux développés dans ce mémoire s'articulent autour de deux applications principales : la génération de signaux dédiés aux essais de susceptibilité électromagnétique et la mise en forme de signaux transitoires appliqués au façonnage spectral pour les radars impulsionnels. Pour les essais de susceptibilité, il s'agit de signaux sinusoïdaux amortis de quelques kilovolts, de fréquence allant de 20 MHz à 200 MHz, avec des facteurs de qualité situés entre 8 et 12. Dans le cas du façonnage spectral, la génération de plusieurs signaux transitoires permet de recréer un spectre ultra large bande (300 MHz - 3 GHz) sur lequel des fréquences jugées indésirables ont été rejetées. Pour former les signaux utiles à ces deux applications,des générateurs optoélectroniques innovants ont été développés, le déclenchement des signaux étant contrôlé par l'éclairement de photoconducteurs. L'utilisation de photoconducteurs éclairés par un faisceau laser permet de générer des impulsions courtes (de quelques nanosecondes à plusieurs centaines de nanosecondes) de tension élevée (quelques kilovolts) avec une gigue très faible (quelques picosecondes). Cette technique rend possible l'utilisation de multiples sources dont les signaux peuvent être synchronisés entre eux. Une étude du fonctionnement et la caractérisation de photoconducteurs ont été menées pour l'optimisation des générateurs optoélectroniques mis au point. Pour chacune des applications, le système expérimental conçu est présentéThe work developed in this thesis focuses on two main applications : the generation of signals dedicated to electromagnetic susceptibility tests and the shaping of transient signals applied to spectral shaping for impulse radars. For susceptibility tests, damped sinusoidal signals of a few kilovolts, with frequencies ranging from 20 MHz to 200 MHz, with quality factors between 8 and 12 are considered. In the case of spectral shaping, the generation of several transient signals makes it possible to reproduce an ultrawideband spectrum (300 MHz - 3 GHz) on which frequencies considered undesirable have been rejected.To form the signals useful for these two applications, innovative optoelectronic generators have been developed, the triggering of the signals being controlled by the illumination of photoconductors. The use of photoconductors illuminated by a laser beam generates short pulses (from a few nanoseconds to several hundred nanoseconds) of high voltage (a few kilovolts) with a very low jitter (a few picoseconds).This technique makes it possible to use multiple sources whose signals can be synchronized with each other. A study of the functioning and characterization of photoconductors has been carried out for the optimization of the optoelectronic generators developed. For each application, the designed experimental system is presented
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Bouyge, David. "Systèmes lasers impulsionnels compacts et dispositifs hyperfréquences accordables basés sur l'intégration de composants MEMS." Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/ac1d8e2a-01a5-4522-a2a7-f571790878dc/blobholder:0/2007LIMO4054.pdf.
Abstract:
Malgré le grand intérêt suscité par l’intégration de composants opto-électro-mécaniques (MOEMS) dans des systèmes optiques peu d’expérimentations concernant leur capacité à produire des impulsions optiques brèves sont développées. C’est donc dans cette direction que nous avons orienté nos travaux. Ce manuscrit dresse tout d’abord l’état de l’art sur les composants MOEMS puis présente les divers modes de fonctionnement des systèmes lasers impulsionnels. Le développement des MOEMS est exposé à travers les étapes de conception, d’optimisation du procédé de fabrication et de caractérisation. Nous démontrons ensuite le déclenchement actif de lasers à fibre basés sur l’intégration active de MOEMS. Nous présentons la réalisation d’un système laser multilongueur d’onde qui exploite l’achromaticité des micromiroirs pour la génération de radiations accordables dans le spectre visible. Enfin, nous étudions le développement de filtres réjecteurs de bande multipôles accordablesIn spite of the large interest provoked by the integration of Micro-Opto-Electro-Mechanical-System (MOEMS) in optic systems, not enough experimentation concerning their capacity to produce short optic impulsions is developed. It is therefore in this direction that we orientated our jobs. First, this manuscript raises the state of art on MOEMS micro-mirrors and then introduces various kinds of pulsed laser systems regimes. The development of MOEMS is displayed across stages of conception, optimization of technology and characterization. We demonstrate a simple technique to produce active Q-switching in various types of fiber amplifiers by active integration MOEMS. We present the realization of a multiwavelength laser system which exploits the achromaticity of micro-mirrors for the generation of tunable radiations in the visible spectre. Finally, we study the development of tunable multipole reject band filters
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Montagne, Jean-Eucher. "Laser à exciplexes KrF impulsionnel de grande énergie : effets du rayonnement ultra-violet sur matériaux." Aix-Marseille 2, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX22099.
Abstract:
Les systemes laser krf, grace a leur courte longueur d'onde (248 nm) et a leur capacite a fournir de grandes energies, offrent de nombreuses potentialites, notamment dans le domaine de l'interaction laser-matiere. Ce memoire, dans une premiere partie, apporte une contribution a la mise au point d'un laser krf (kir) dont les performances se caracterisent par une grande energie (200 j), delivree au cours d'une longue impulsion (400 ns). Les trois elements principaux du laser, systeme de pompage a canons a electrons, milieu actif (cinetique chimique) et systeme d'extraction optique, sont analyses et modelises. Des solutions optimales sont proposees. Les differents modeles presentes sont en bonne coincidence avec les resultats experimentaux. Dans une seconde partie sont rapportes les premiers resultats d'interaction rayonnement ultraviolet-materiaux obtenus avec le laser kir sur un alliage de titane (ti-6al-4v) et un alliage d'aluminium (al 2017a) dans la gamme d'intensite de 1 a 400 mw/cm#2 (tau=300 ns). L'evolution du coefficient de couplage mecanique est mesuree et comparee a trois modeles pour ces deux materiaux places dans le vide et en atmosphere a pression variable. Un coefficient de couplage mecanique maximal est trouve egal a 4 dyne. S/j a 50 j/cm#2 pour le ti-6al-4v et a 3 dyne. S/j a 40 j/cm#2 pour l'al 2017a, apres decapage prealable de la couche d'oxyde. La pression induite a la surface de l'echantillon est evaluee a 100 mpa a 400 mw/cm#2 pour les deux materiaux etudies. La densite et la temperature electroniques sont mesurees, dans l'hypothese d'un equilibre thermodynamique local, par spectroscopie d'emission large bande et par absorption d'un faisceau laser sonde a 514. 5 nm. Une densite de 2. 10#1#9 electrons par cm#3 est mesuree a une intensite de 400 mw/cm#2 pour le ti-6al-4v et pour l'al 2017a. A cette intensite, la temperature electronique atteint 50000 k
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Auroux, Sandrine. "Exploration de nouvelles architectures lasers à émetteurs multiples et à verrouillage passif des phases pour le régime impulsionnel déclenché." Limoges, 2011. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/61df3ffe-eff6-44a4-9643-cd163f701184/blobholder:0/2011LIMO4054.pdf.
Abstract:
La combinaison de lasers apparaît aujourd’hui comme une solution permettant de dépasser les limites en puissance des sources à une seule voie amplificatrice. Deux méthodes de combinaison cohérente de lasers par voie passive ont été explorées au cours de cette thèse. Il s’agissait d’explorer leur potentiel avec des sources élémentaires à milieu amplificateur cristallin, fonctionnant en régime impulsionnel et dont les rayonnements sont combinés sur cible en champ lointain. La combinaison par injection mutuelle constitue la première configuration explorée. Elle consiste à prélever intra-cavité une partie du rayonnement issu d’un laser et à l’injecter dans la cavité du laser voisin, et réciproquement. Les propriétés de cohérence des rayonnements cophasés ont été analysées numériquement et expérimentalement. La deuxième configuration consiste à coupler les lasers, au moyen d’un élément combineur, dans une cavité interféromètre. Les différents émetteurs ajustent leurs phases relatives de façon à maximiser l’énergie sur la voie commune du laser composite. Les propriétés spectrales et spatiales de l’émission sont considérées expérimentalement, puis numériquement en vue de la montée en nombre des lasers combinés. Le dernier volet de ces travaux est dédié à la dégradation des caractéristiques spatiales des faisceaux soumis à des distorsions thermiques et son impact sur la qualité de cophasageLaser beam combining appears as a solution to overcome the power limitations of a single laser. Two methods of laser coherent combining in a passive way have been explored in this thesis. Their potential for achieving a bulk configuration with multiple emitters operating in pulsed regime was studied. With these two methods, the emitted radiations are superposed only in the far field. The first configuration explored is laser combining by mutual injection. A fraction of the radiation from one laser seeds the neighboring resonator. Laser emissions are thus coupled step by step. Coherence properties of the emissions of lasers coupled by mutual injection have been studied numerically and experimentally. The second method is based on a multi-arm resonator of interferometric configuration. The different emitters self-adjust their relative phases to maximize the energy on the common path of the interferometric cavity. Spectral and spatial properties of emissions are considered experimentally and numerically. Numerical models have been developed for larger number of combined lasers. The last part deals with deterioration of output beams quality under high pumping level and the consequences on combining efficiency
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Rivet, Sylvain. "Caractérisation complète d'un faisceau laser impulsionnel femtoseconde : mise en évidence et analyse du couplage spatio-temporel dans la propagation linéaire et non linéaire." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12448.
Abstract:
Une nouvelle approche de caractérisation complète d'un faisceau laser impulsionnel femtoseconde est démontrée en vue d'étudier les couplages spatio-temporels dans la propagation linéaire et non linéaire. La technique basée sur un filtre spectral accordable, une technique de mesure spatiale par décalage, et une technique de mesure temporelle par interférométrie spectrale, a permis de mesurer le couplage spatio-temporel au foyer d'un objectif. Cette technique a été aussi utilisée pour mesurer les couplages spatio-temporels induits par un échantillon non linéaire du troisième ordre.
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Canat, Guillaume. "Conception et réalisation d'une source impulsionnelle à fibre dopée Erbium-Ytterbium millijoule de grande brillance spectrale." Phd thesis, Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00150684.
Abstract:
L'objectif de cette thèse est de développer un ensemble de modèles pour comprendre la physique des sources lasers à fibres de grande luminance spectrale. En les utilisant, des sources laser impulsionnelles à fibres dopées Erbium-Ytterbium ont été réalisées pour les applications lidar à détection cohérente.La dynamique des sources impulsionnelles générant des impulsions nanosecondes à microsecondes a été analysée dans la première partie de cette étude. L'influence des réflexions parasites aux faibles taux de répétition (quelques kilohertz) a notamment été mise en évidence. Les effets thermiques dans les lasers Erbium-Ytterbium à forte puissance de pompe ont également été étudiés. Lorsque l'intensité transportée devient suffisamment importante, l'effet non-linéaire
dominant, la Diffusion Brillouin Stimulée (DBS) limite la puissance extractible des amplificateurs.
Nous avons donc développé dans un deuxième temps un modèle original qui rend compte de la dynamique de la DBS dans les amplificateurs dopés. Le caractère guidé des ondes acoustiques qui interviennent a été pris en compte. Un modèle satisfaisant des modes longitudinaux acoustiques a été introduit. Afin d'élever le seuil de la DBS, des fibres amplificatrices faiblement multimodes peuvent être utilisées. Un compromis entre qualité spatiale et puissance crête transportable doit alors être
trouvé. Grâce à nos modèles, nous avons conçu une source impulsionnelle multi-étages qui a permis
d'atteindre 650 µJ pour des impulsions de l'ordre de la microseconde avec une qualité de faisceau caractérisée par un M2~2.