Dissertations / Theses on the topic 'Optique à gradient d'indice'
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Lavanant, Enora. "Optiques infrarouge à gradient d'indice de réfraction en verres chalcogénures." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S127.
Abstract:
L'imagerie thermique est un domaine en pleine croissance, grâce à la miniaturisation et à l'émergence de détecteurs non refroidis de haute qualité et de faible coût. La recherche de nouveaux matériaux est aussi essentielle afin d’apporter de nouvelles fonctionnalités aux systèmes IR. Cette thèse a consisté à l’exploration de méthodes de fabrication d’un GRadient d’INdice de réfraction (GRIN) dans les verres de chalcogénures. Ces matériaux GRIN ont un indice de réfraction qui varie en fonction de la position spatiale. Par rapport aux éléments optiques homogènes traditionnels, les matériaux GRIN permettent au concepteur optique d'améliorer la performance d'un système d'imagerie ou de maintenir la performance et de diminuer la taille, le poids et/ou le nombre de lentilles. Ainsi, il est possible de développer des systèmes compacts qui ont une puissance de focalisation élevée tout en corrigeant les aberrations thermiques, chromatiques et sphériques. Bien qu'ils soient largement utilisés dans le visible, les lentilles à gradient radial (GRIN) sont encore insaisissables dans l’infrarouge. La première méthode de fabrication abordée dans ce manuscrit est l’échange ionique. Ce procédé est très répandu dans les verres d’oxyde mais reste encore sous exploité dans les verres de chalcogénures. Les mécanismes importants mis en jeu lors du processus sont étudiées. L’étude s’est portée sur les compositions de bain, de verres de chalcogénures (nature et teneur des ions mobiles), la durée de l’échange et la température de travail. La cristallisation contrôlée est la deuxième méthode abordée. La difficulté réside dans le choix de la composition vitreuse. En effet, les cristaux générés lors de la cristallisation du verre doivent entraîner une variation de l’indice de réfraction de la vitrocéramique par rapport à celui du verre de base. Plusieurs compositions ont ainsi été mise en lumière afin d’appliquer le nouveau procédé permettant de contrôler spatialement la formation des cristaux. Grâce à ces deux méthodes, des verres de chalcogénures présentant des GRIN axiaux et radiaux ont été obtenus. Une méthode de mesure de la valeur du Δn a aussi pu être mise en placeThermal imaging is a growing field, thanks to the miniaturization and emergence of uncooled detectors of high quality and low cost. Research into new materials is also essential to bring new functionalities to IR systems. This thesis consisted in exploring methods of manufacturing a Gradient of Refractive INdex (GRIN) in chalcogenide glasses. These GRIN materials have a refractive index that varies according to the spatial position. Compared to traditional homogeneous optical elements, GRIN materials allow the optical designer to improve the performance of an imaging system or maintain performance and reduce the size, weight and/or number of lenses. Thus, it is possible to develop compact systems that have a high focusing power while correcting thermal, chromatic and spherical aberrations. While widely used in the visible, radial GRIN lenses are still elusive in the IR waveband. The first method of manufacture discussed in this manuscript is ion exchange. This process is very common in oxide glasses but is still under-exploited in chalcogenide glasses. The important mechanisms involved in the process are studied. The study focused on bath compositions, chalcogenide glass compositions (nature and content of mobile ions), immersion time and bath temperature. Controlled crystallization is the second method discussed. The difficulty lies in the choice of the glass composition. Indeed, the crystals generated during the crystallization of the glass must lead to a variation in the refractive index of the glass-ceramic compared to that of the base glass. Several compositions have been highlighted in order to apply the new process to spatially resolved crystallization. Using these two methods, chalcogenide glasses with axial and radial GRIN were obtained
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Bardin, Fabrice. "Capteur à fibre optique à gradient d'indice inversé basé sur la résonance plasmon de surface : applications à la détection d'espèces chimiques." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001575.
Abstract:
Ce mémoire présente l'étude d'un capteur chimique à fibre optique à gradient d'indice inversé basé sur la résonance de plasmons de surface. Des dispositifs optiques à prisme ou mettant en jeu des fibres optiques classiques en silice utilisant cette technique de mesure sont déjà commercialisés. L'objectif de notre travail a été de caractériser théoriquement et expérimentalement un nouveau type de fibre optique permettant d'accroître les performances de ce capteur et d'en simplifier l'instrumentation. Un état de l'art des capteurs à plasmons de surface est présenté. Les structures basées sur une fibre optique (unimodale, multimodale) font l'objet d'une présentation détaillée mettant en évidence les caractéristiques des montages employés ainsi que leurs performances respectives. Nous avons cherché à déterminer le profil d'indice de réfraction du cœur de la fibre rendant les angles d'incidence à l'interface cœur-gaine quasiment égaux quels que soient les rayons se propageant dans la fibre. Ceci a été réalisé en utilisant une source lumineuse ponctuelle monochromatique positionnée dans l'axe et à une distance définie de l'entrée de la fibre. Le profil idéal présente un gradient d'indice inversé très proche d'un profil parabolique inversé pour lequel l'indice est minimal au centre du cœur de la fibre. Une description des caractéristiques de cette fibre comprenant l'étude de la propagation des rayons a été réalisée. Le phénomène de plasmon de surface est ensuite décrit, de manière générale puis ses conditions d'excitation dans la fibre employée sont étudiées. Une étude expérimentale et théorique a été menée sur les paramètres les plus influents du capteur (nature et épaisseur du métal, position de la source ...). La présentation de deux applications pratiques (détection de traces de toluène dans un milieu aqueux et étude en temps réel du mécanisme de formation d'une monocouche auto-assemblée) montre les champs d'applications du dispositif optique simple développé.
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Haj, Ibrahim Bicher. "Dépôt de couches minces à saut et à gradient d'indice par plasma en résonnance cyclotron." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002930.
Abstract:
Ce travail est consacré à l'étude de la déposition de couches minces optiques et au contrôle de ce processus. Initialement, la tâche était de développer une technique de commande robuste pour ellipsométriques gradient d'indice de réfraction des couches. Au cours des travaux, il a évolué vers le domaine plus vaste de l'ECR PECVD de recherche et de contrôle optique multicouche ellipsométrie filtre. Malgré le fait que HDP-PECVD est utilisé couramment dans la fabrication microélectronique, de nombreuses questions sur cette technique sont encore sans réponse. Nous avons étudié les aspects de cette technique dans le but d'acquérir de nouvelles connaissances sur les processus physiques impliqués. Dans cette thèse, les parties suivantes de l'œuvre seront discutées, en vue de présenter une vision cohérente de l'objet: 1. Couches minces optiques, les plasmas et de la technologie de dépôt plasma. 2. ECR-PECVD caractéristiques et le développement. 3. Le système de dépôt MDECR Vénus et la caractérisation des plasmas de dépôt. 4. Déposition de filtres optiques à base de silicium oxynitrure alliages, et plusieurs techniques de caractérisation comme ellipsométrie spectroscopique. 5. ellipsométrie cinétique et le contrôle ellipsométrique de couches minces optiques. 6. Conclusion et recommandations pour les travaux futurs. Ces points représentent la structure de ce document. Ils seront détaillés dans les sections suivantes et développé dans les chapitres suivants.
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Froehly, Luc. "Nouveaux matériaux à gradient d'indice pour l'optique : étude des procédés de fabrication existants et développement de méthodes de caractèrisation." Saint-Etienne, 2000. http://www.theses.fr/2000STET4005.
Abstract:
Les composants à gradient d'indice sont, au vu des simulations effectuées à l'aide de codes de calculs optiques (code V), d'un grand intérêt pour la correction des combinaisons optiques de haute qualité. Les calculs indiquent, en effet, que la réalisation de composants à profil d'indice et de dispersion contrôlés peut permettre la correction d'aberrations d'ordres élevés tel que le sphéro-chromatisme. Actuellement plusieurs méthodes existent pour fabriquer des composants à gradient d'indice (procédés de diffusion, procédés de pecvd, procédés sol gel etc. ), cependant aucune de ces méthodes ne permet l'obtention simultanée des profils d'indice et de dispersion adaptés ainsi que les dimensions requises dans des matériaux de qualité optique acceptables. Quant aux méthodes de caractérisation (2e volet de notre étude) elles ne sont optimales que pour les composants d'optique guidée ou les matériaux à gradient constant. Nous avons de surcroit montré dans notre étude que la mesure d'indice de réfraction ne peut s'effectuer qu'avec une précision qui dépend de la pente locale du gradient. Pour chaque méthode de caractérisation il existe bien sur des limites inhérentes à chacune d'entre elles. De plus, quelle que soit la méthode utilisée la mesure d'indice de réfraction dans les gradients est fondamentalement limitée par les incertitudes induites sur les directions des rayons (normales aux surfaces d'onde) dues à la diffraction. Ces concepts ont été développés dans le manuscrit autour de trois procédés de caractérisation optique classique que nous avons adaptés à notre problème (ellipsométrie à zéro type Brewster ; méthode du couteau de Foucault ; méthode de la caustique). Il a été trouvé, à titre d'exemple, que pour un gradient d'indice de 10 2/mm la précision sur la mesure de l'indice de réfraction (et donc sur sa définition même !) tombe à 10 2 10 3 au lieu de 10 5 10 6 pour un verre homogène
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Gaufillet, Fabian. "Cristaux photoniques à gradient : dispositifs et applications." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112295.
Abstract:
Les matériaux artificiellement structurés que sont les cristaux photoniques sont couramment utilisés pour leurs propriétés dispersives. Leur constante diélectrique varie périodiquement à l'échelle de la longueur d'onde selon deux ou trois directions avec un contraste d'indice suffisamment élevé. La relation de dispersion ω = ω(k) qui résulte de cette variation périodique a la forme d'une structure de bande à l'intérieur de laquelle il existe des bandes interdites photoniques où la propagation du champ électromagnétique est interdite. En dehors de ces bandes, i.e. dans les bandes photoniques, se trouvent les propriétés de dispersion des cristaux photoniques.Le but de ce travail de thèse est de concevoir, de fabriquer et de caractériser des dispositifs à cristal photonique à gradient. Ces dispositifs ont été conçus de façon à s'appliquer dans les domaines allant des micro-ondes à l'optique. Nous avons conçu des dispositifs à partir de cristaux photoniques dont les propriétés dispersives les rendent analogues à des milieux linéaires, homogènes et isotropes (LHI). À la maille élémentaire de ces cristaux photoniques LHI, nous avons appliqué un gradient pour réaliser des lentilles à gradient 1D. Des résultats importants concernant la conception, la fabrication et la caractérisation expérimentale d'une lentille plate à gradient d'indice fonctionnant dans la bande X des micro-ondes sont reportés. Celle lentille focalise une onde plane incidente et collimate l'onde émise par une source ponctuelle situés dans son plan focal. Si cette lentille constitue en soi un démonstrateur et valide la démarche mise en œuvre pour la concevoir, ses applications potentielles concernent particulièrement les antennes. Nous réalisons également plusieurs lentilles à gradient 2D dont des lentilles de Lüneburg et Half Maxwell Fisheye; leurs applications aux antennes sont importantes. Nous nous intéressons aussi à la réalisation de lentilles optiques à gradient d'indice dites « SELFOC® ». Dans le but de confirmer les propriétés dispersives remarquables qui ont été mises en évidence, nous avons poursuivi dans ce sens en revisitant une expérience classique qui met en évidence l'existence des ondes évanescentes : celle du « double prisme à angle droit ». Nous mettons également en évidence le phénomène de « réflexion totale frustrée » ainsi que le décalage, découvert par Goos et Hänchen, que subit l'onde réfléchie sur le dioptre. Ce sont ces deux points — réflexion totale frustrée et effet Goos-Hänchen — que nous vérifions dans le cas de cristaux photoniques LHIArtificially structured materials that are photonic crystals are commonly used for their dispersive properties. Their dielectric constant varies periodically across the wavelength in two or three directions with a sufficiently high index contrast. The resulting dispersion relation ω = ω(k) of the periodic variation has the form of a band structure within which there are photonic bandgaps in which the propagation of the electromagnetic field is prohibited. Outside of these bands, i.e. in the photonic band, there are the dispersion properties of the photonic crystals.The aim of this thesis is to design, fabricate and characterize graded photonic crystal devices. These devices were designed to be applied in areas ranging from microwaves to optics. We designed devices from photonic crystals with dispersive properties which make them similar to linear, homogeneous and isotropic media (LHI). In the unit cell of the LHI photonic crystal, we applied a gradient to achieve 1D graded lenses. Important results regarding the design, manufacturing and experimental characterization of a flat lens GRIN operating in X-band microwaves are deferred. This lens focuses an incident plane wave and collimates the wave emitted by a point source located in its focal plane. If this lens is itself a demonstrator and validates the approach implemented for the design, its potential applications particularly concern antennas. We also carry several 2D graded lenses including Lüneburg and Half Maxwell Fisheye lenses; their applications to the antennas are important. We are also interested in making optical graded index lenses called "SELFOC®".In order to confirm the remarkable dispersive properties that have been identified, we continued in that direction by revisiting a classic experiment that highlights the existence of evanescent waves: the "double right angle prism". We also highlight the phenomenon of "frustrated total internal reflection" and the shift discovered by Goos and Hänchen suffered by the reflected wave on the interface. It's these two points – frustrated total internal reflection and Goos-Hänchen effect - that we check in the case of LHI photonic crystals
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Zheng, Xin. "Graded photonic crystal for silicon photonics." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST063.
Abstract:
Les cristaux photoniques à gradient (CPG) permettent une ingénierie de leur indice effectif, ce qui offre de nouveaux degrés de liberté pour la conception de dispositifs photoniques. Ils s’appréhendent par l’optique à gradient d’indice (GRIN optics), qui décrit des milieux inhomogènes dans lesquels la lumière ne se propage pas rectilignement. Il est ainsi possible d’envisager tout profil d’indice. Les CPG sont donc particulièrement attractifs pour la miniaturisation des composants optiques, notamment en photonique sur Silicium. Ils sont fondés sur la variation d’un paramètre de la maille élémentaire du cristal photonique (CP); ici, c’est le facteur de remplissage qui varie afin que l’indice effectif du CPG réalise le profil d’indice souhaité. Le but de cette thèse est d’explorer le potentiel des CPG en concevant des dispositifs à gradient d’indice sur la "plateforme" Silicium sur isolant (SOI) aux longueurs d’onde pour les télécommunications. C’est la chaine complète qui va de la conception à la caractérisation du dispositif, en passant par la simulation et la fabrication, qui est mise en œuvre. Nous nous sommes principalement concentrés sur deux instruments typiques de l’optique à gradient d’indice : la lentille de Mikaelian et le Half Maxwell Fish Eye (HMFE). Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode d’approximation de l’indice effectif adaptée à la "plateforme" SOI, que nous avons validée en concevant une lentille de Mikaelian (à profil d’indice sécante hyperbolique). Pour de tels dispositifs, il faut en effet tenir compte de deux indices effectifs : celui du mode guidé dans la couche de Silicium et celui du CP. Dans cette méthode, l’indice effectif du CP est d’abord calculé pour remplacer l’indice de la couche du mode guidé ; puis l’indice effectif de cette couche est calculé. Les résultats de simulation obtenus au moyen d’un logiciel commercial (méthode FDTD) montrent que la lentille ainsi conçue satisfait les prévisions analytiques, contrairement à ce que donnent les méthodes couramment utilisées. Nous l’avons alors appliquée au HMFE. Les dispositifs ont ensuite été fabriqués en salle blanche par lithographie par faisceau d’électrons (EBL) et par gravure plasma (ICP). Les différents CPG fabriqués consistent en des trous d’air répartis périodiquement dans la couche de Silicium, dont le diamètre minimal est d’environ 40 nm. Puis, ils ont été caractérisés en deux temps, notamment par microscopie en champ proche (SNOM). L’épaisseur de ces dispositifs est de quelques longueurs d’onde (3 ou 5 λ_0 environ), tandis la largeur de leur tâche focale est proche de la limite de diffraction (0.5 λ_0 environ). Ils fonctionnent sur une plage de longueurs d’onde de 150 nm environ. Les résultats de la lentille de Mikaelian ont été utilisés pour développer un convertisseur de taille de mode (taper) effectif sur quelques longueurs d’onde. Il est dix fois plus court qu’un convertisseur classique. Dans cette thèse, nous montrons aussi comment il est possible d’interpréter la propagation de l’onde EM dans ces composants à gradient d’indice sur "plateforme" SOI au moyen du principe de l’interféromètre multimode. En se propageant, les différents modes accumulent une différence de phase, qui se traduit par un battement qui modifie la distribution du champ EM, conduisant à la focalisation. La longueur caractéristique de ce battement est égale à la distance focale. Tous ces dispositifs sont étudiés pour s’intégrer dans des circuits de photonique intégréeGradient photonic crystals (GPhCs) enable the engineering of their effective index, opening up new degrees of freedom in photonic device design. They can be understood through gradient index optics (GRIN optics), which describe inhomogeneous media in which light does not propagate along straight paths. This makes it possible to consider any index profile. This makes GPhCs particularly attractive for the miniaturization of optical components, especially in silicon photonics. They are based on the variation of a parameter of the photonic crystal elemental cell (PhC); here, the filling factor is varied so that the effective index of the GPhC achieves the desired index profile. The aim of this thesis is to explore the potential of GPhCs by designing graded-index devices on the Silicon-On-Insulator (SOI) "platform" at telecom wavelengths. The complete chain from design to device characterization, including simulation and manufacturing, is implemented. We focused on two typical gradient index optics instruments: the Mikaelian lens and the Half Maxwell Fish Eye (HMFE). In this thesis, we propose a new effective index approximation method for the SOI "platform", which we have validated by designing a Mikaelian lens (with a hyperbolic secant index profile). For such devices, two effective indices need to be taken into account: that of the guided mode in the Silicon layer and that of the PhC. In this method, the effective index of the PhC is first calculated to replace the index of the guided mode layer; then the effective index of this layer is calculated. Simulation results obtained using commercial software (FDTD method) show that the lens designed in this way satisfies the analytical predictions, contrary to the results obtained with commonly used methods. We then applied it to HMFE.The devices were then fabricated in the cleanroom by electron beam lithography (EBL) and plasma etching (ICP). The individual GPhCs consisted of periodically distributed air holes in the Silicon layer, with a minimum diameter of around 40 nm. They were then characterized in two stages, notably by near-field microscopy (SNOM). These devices are only a few wavelengths thick (approx. 3 or 5 λ_0), while their focal spot width is close to the diffraction limit (approx. 0.5 λ_0). They operate over a wavelength range of around 150 nm. The Mikaelian lens results have been used to develop a mode size converter (taper), which is effective over a few wavelengths. It is ten times shorter than a conventional converter. In this thesis, we also show how it is possible to interpret EM wave propagation in these graded-index components on the SOI platforms using the multimode interferometer principle. As they propagate, the different modes accumulate a phase difference, resulting in a mode beat that modifies the EM field distribution, leading to focusing. The characteristic length of this mode beat is equal to the focal length. All these devices are studied for integration into integrated photonics circuits
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Nouvelot, Luc. "Evaluation et réalisation de miroirs diélectriques à profil d'indice continu et périodique (filtres rugates)." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10069.
Abstract:
Differentes methodes de calcul des proprietes optiques des couches minces optiques a profil d'indice continu sont presentees. Dans le cas des filtres rugates, l'utilisation de methodes analytiques a notamment permis un calcul des enveloppes des spectres ainsi que l'optimisation du profil d'indice. Un nouveau systeme de coevaporation sous vide a ete developpe pour realiser des filtres a profil d'indice continu. Des couches minces homogenes de zns, znse, mgf#2, ainsi que de zns-mgf#2 et de znfe-mgf#2 de differentes compositions ont ete realisees. Il apparait que le zns presente un probleme de condensation lorsqu'il est codepose avec du mgf#2, meme sur substrat froid. Le znse ne presente pas ce probleme lorsque celui-ci est majoritaire dans un melange realise a froid. Des filtres rugates a profil d'indice sinusoidal, comportant jusqu'a 20 periodes, ont ete realises en znse-mgf#2 depose sur substrat froid. Leurs spectres de reflexion et de transmission sont conformes aux simulations numeriques. Un atout important des filtres rugates par rapport aux multicouches a par ailleurs ete mis en evidence: les faibles contraintes dans les couches de melanges znse-mgf#2 et dans les filtres realises devraient autoriser la realisation de films epais, ce qui est une necessite pour la realisation de miroirs de faible largeur de bande
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Sanchez, Sandrine. "Croissance par M. O. V. P. E. Et caractérisation d'hétérostructures ZnCdSe à gradient d'indice et à confinement séparé." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20085.
Abstract:
Ce memoire est consacre a la croissance par m. O. V. P. E de structures grin-sch-sqw. Grin-sch signifiant gradient index separate confinement heterostructure, a savoir heterostructure a gradient d'indice et a confinement separe. Sqw signifie single quantum well (simple puits quantique). Apres quelques generalites sur les lasers et sur le fonctionnement des lasers a semi-conducteur, j'expose l'interet pour la realisation d'un laser bleu base sur les semi-conducteurs ii-vi a grand gap ou l'inversion de population est obtenue par un faisceau d'electrons incident (pompage par micropointes a emission de champs). La technologie du pompage electronique necessite la realisation d'une structure grin-sch basee sur les materiaux semi-conducteurs ii/vi binaires et ternaires znse - zncdse et znsse. L'optimisation de la forme de cette structure grin-sch est realisee par la modelisation du guidage optique. Dans ce memoire on trouvera la comparaison entre trois types de structures grin-sch : les deux premiers ont la meme forme mais sont realises a partir de differents precurseurs du cadmium. Le troisieme type de structure est optimise d'apres les calculs theoriques de confinement optique.
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Farhaoui, Amira. "Les oxynitrures de silicium déposés par pulvérisation en gaz réactif pulsé pour des dispositifs antireflets à gradient d'indice de réfraction." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22711/document.
Abstract:
Le système antireflet (SAR) est d‟une grande importance pour les cellules photovoltaïques (PV), surtout pour celles de deuxième génération à base de couches minces. Au cours de ce travail de thèse, nous avons cherché à réaliser un SAR à la fois efficace et répondant aux critères de l‟industrie PV en termes de coût de production et de facilité de mise en oeuvre. Pour cela, nous avons particulièrement étudié le dépôt d‟oxynitrures de silicium (SiOxNy), comme élément de base de ces dispositifs. Les films sont élaborés par pulvérisation cathodique réactive radiofréquence à effet magnétron. Notre volonté a été d‟étudier à la fois le procédé de dépôt, les matériaux obtenus ainsi que la formation de dispositifs fonctionnels. Nous avons tout d‟abord présenté les deux voies d‟élaboration des couches minces de SiOxNy: par procédé conventionnel (PC) où les gaz réactifs ne sont pas pulsés, puis par le procédé de gaz réactif pulsé (PGRP). Nous avons aussi croisé une étude expérimentale par Spectroscopie d‟Emission Optique (SEO) et une modélisation du procédé afin de mieux appréhender les interactions des gaz réactifs avec la cible et leur effet sur le procédé. En parallèle, des dépôts ont été réalisés afin de vérifier la capacité de chacune des deux techniques à déposer des SiOxNy avec une gamme variable de compositions. Nous avons ensuite étudié l‟effet des paramètres de pulse de la méthode PGRP à la fois sur la structure, mais aussi sur les propriétés optiques et électriques des couches minces de SiOxNy. Nous avons cherché ici à valider le lien entre structure et indices de réfraction pour ces films. Enfin, pour réaliser un dispositif AR fonctionnel, des systèmes AR ont été tout d‟abord simulés avec un programme de calcul électromagnétique et optimisés grâce à un algorithme génétique. Les systèmes optimisés ont été ensuite déposés et caractérisés. Une réflectivité moyenne (entre 400 et 900 nm) inférieure à 5 % a ainsi été obtenueAntireflective systems (ARS) are of great importance for photovoltaic (PV) cells, especially those of second generation based on thin layers. In this work, we have been looking for achieving an ARS not only efficient but also meeting the criteria of the PV industry in terms of production cost and ease of implementation. For this, we particularly studied the deposition of silicon oxynitrides (SiOxNy), as the base materials of these devices. Films were deposited by cathodic reactive radiofrequency sputtering with a magnetron effect. We desired to study not only the deposition process, the obtained materials but also the realization of functional devices. We firstly presented two routes of SiOxNy thin films deposition: by the Conventional Process (CP) where the reactive gases are not pulsed, and by the Reactive Gas Pulsing Process (RGPP). We also combined an experimental study by Optical Emission Spectroscopy (SEO) and process modeling to better understand the reactive gases interactions with the target and their effect on the process. Simultaneously, films depositions were realized to check the potential of each technique to obtain a wide range of silicon oxinitrides composition.Then, we studied the effect of pulse parameters with the RGPP on the structure and also on the optical and electrical properties of SiOxNy thin films. We aimed here to confirm the link between structure and refractive indices for these films. Finally, to achieve a functional AR device, AR systems were firstly simulated with an electromagnetic calculation program and optimized using a genetic algorithm. The optimized systems were then deposited and characterized. An average reflectivity (between 400 and 900 nm) less than 5% was thus reached
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Cabeza, Stéphane. "Réalisation, caractérisation et optimisation de lentilles optiques de grandes dimensions à gradient d'indice radial en matériaux polymères : applications pour la correction de la vue." Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0461.
Abstract:
On se propose d'étudier les lentilles à gradient d'indice radial. L'étude porte sur les méthodes de réalisation et l'évaluation des propriétés chromatiques. Nous commençons par étudier les procédés de réalisation et les propriétés optiques des matériaux polymères. Dans l'approximation de Gauss, nous évaluons ensuite les propriétés de focalisation de la lumière et les propriétés chromatiques des lentilles à gradient d'indice radial, et nous montrons que le gradient d'indice radial parabolique permet de diminuer le volume des verres unifocaux. Nous avons proposé et expérimenté une technique de diffusion radiale des monomères dans une préforme partiellement polymérisée par voie photochimique. Les aspects cinétiques de la réaction de photopolymérisation sont examinés, plus précisément l'influence de la structure chimique des monomères dysfonctionnels. Nous étudions et modélisons ensuite la diffusion mutuelle des monomères ; nous décrirons les moyens de mesure et l'optimisation des paramètres expérimentaux pour le contrôle du profil d'indice en démontrant qu'il est possible de réaliser des lentilles à gradient d'indice radial parabolique de diamètre 60 mm. La post-polymérisation des échantillons sujet aux conséquences du gradient de réactivité et de retrait à la polymérisation est également étudiée en détail, nous définissons les conditions pour conserver la forme du profil d'indice. Nous présentons ensuite les propriétés chromatiques des lentilles GRIN réalisées et proposons une solution originale pour améliorer le chromatisme apporté par le gradient d'indice. Nous abordons enfin les moyens d'obtenir des profils particuliers en générant localement des zones de diffusivités différentes par photopolymérisation différentielle.
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Chaffanjon, Pierre. "Optimisation de l'attenuation et de la dispersion des fibres optiques polymeres par l'utilisation de materiaux deuteries et par la realisation de preformes a gradient d'indice." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1990. http://www.theses.fr/1990STR13035.
Abstract:
Les fibres optiques polymeres (fop) presentent actuellement deux inconvenients majeurs: leur attenuation et leur dispersion modale. L'etude presentee dans ce memoire porte sur ces deux points: amelioration de la transparence des materiaux de cur de fop. La nature extrinseque de l'attenuation est etudiee au travers des conditions qui minimisent les taux residuels en metaux de transition et en monomere au sein de preformes en polystyrene. L'attenuation intrinseque des fop resulte de l'absorption des liaisons carbone-hydrogene du materiau. Cette contribution a ete minimisee en utilisant le polystyrene d8 comme materiau de cur. La cinetique de polymerisation radicalaire du styrene d8 est etudiee en etat quasi stationnaire et non stationnaire. L'effet isotopique est interprete en considerant les reactions de propagation et de terminaison. Enfin, une etude rheologique du polystyrene d8 permet de correler les conditions de filage des fibres realisees a partir des polystyrene h8 et d8; diminution de la dispersion. L'utilisation d'une fibre optique a gradient d'indice permet lorsque le profil est optimise de reduire la dispersion modale. Dans ce but, une methode originale de realisation de fibres a gradient d'indice est presentee. Le principe consiste a sedimenter, suivant le rayon d'une preforme, les copolymeres formes au cours de la copolymerisation radicalaire de monomeres de reactivite differente. Une simulation des profils est effectuee en representant l'indice de refraction en fonction du taux de conversion. Les resultats sont utilises pour choisir les couples de monomeres qui sont ensuite polymerises sous champ de force radial. Les parametres qui influencent l'obtention d'un gradient d'indice et ses caracteristiques sont determines lorsque la polymerisation a lieu en masse et en milieu precipitant
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Luttmann, Michel. "Ellipsométrie spectroscopique à angle variable : applications à l'étude des propriétés optiques de semi-conducteurs II-VI et à la caractérisation de couches à gradient d'indice." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10232.
Abstract:
Ce travail apporte une contribution a la caracterisation des couches minces par ellipsomerie spectroscopique a angle variable. Nous presentons les differentes modifications apportees a l'ellipsometre d'origine et decrivons les procedures d'etalonnage utilisees. La reduction des erreurs systematiques et aleatoires est egalement traitee. Une etude originale a ete menee sur les derivees partielles des angles ellipsometriques psi et delta par rapport aux differents parametres de l'echantillon (epaisseurs, indices, angle d'incidence). Celle-ci nous a conduit a introduire le concept de sensibilite integrale relative (sir) qui s'est avere tres utile pour localiser les zones angulaires les plus interessantes et pour comparer entre elles les sensibilites de la mesure ellipsometrique aux divers parametres de l'echantillon. L'interet de mesures spectroscopiques a plusieurs angles d'incidence est discute. Deux applications principales ont ete traitees dans ce memoire: la premiere concerne la mesure des indices de semi-conducteurs ii-vi a grands gaps. L'etude realisee porte sur des substrats massifs de cdmnte et sur des couches epitaxiees de cdmgte. Une loi d'indice permettant de decrire le comportement de la fonction dielectrique du cdmgte sur l'ensemble du domaine spectral est proposee. Dans la zone transparente, deux lois de sellmeier donnant les indices du cdmnte et du cdmgte pour toute concentration de manganese ou de magnesium, ont ete etablies. La seconde porte sur la caracterisation de couches a gradient d'indice. Une methode permettant d'analyser des couches de profil d'indice a priori quelconque est proposee. Elle a ete validee sur des couches inhomogenes de gaalas et d'oxy-nitrure de silicium. L'ellipsometrie s'est revelee etre une technique bien adaptee a ce type de caracterisation puisque des profils polynomiaux du quatrieme degre ont pu etre mis en evidence sur des couches d'oxy-nitrure de silicium a fort gradient d'indice
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Crépeau, Joël. "Development of a single-mode interstitial rotary probe for In Vivo deep brain fluorescence imaging." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29428/29428.pdf.
Abstract:
Ce mémoire rend compte de l’expertise développée par l’auteur au Centre de recherchede l’Institut universitaire en santé mentale de Québec (CRIUSMQ) en endoscopie fibrée. Il décrit la construction d’un nouveau type de microscope optique, le MicroscopeInterstitiel Panoramique (PIM). Par la juxtaposition d’un court morceau de fibre à gradientd’indice et d’un prisme à l’extrémité d’une fibre monomode, la lumière laser estfocalisée sur le côté de la sonde. Pour former une image, cette dernière est rapidementtournée autour de son axe pendant qu’elle est tirée verticalement par un actuateurpiézo-électrique. Ce design de système rotatif d’imagerie interstitielle peu invasif est uneffort pour limiter les dégâts causés par la sonde tout en imageant la plus grande régionpossible en imagerie optique cérébrale profonde.This thesis documents the expertise developed by the author at the Centre de recherchede l’Institut universitaire en santé mentale de Québec (CRIUSMQ) in fibered endoscopy,particularly the design and construction of a new kind of optical microscope: ThePanoramic Interstitial Microscope (PIM). Through the juxtaposition of a short piece ofGraded-Index fibre and a prism at the end of a single-mode fibre, laser light is focussedon the side of the probe. To form an image, the latter is quickly spun around its axiswhile it is being pulled vertically by a piezoelectric actuator. This minimally invasivefluorescence rotary interstitial imaging system is an endeavor to limit the damage causedby the probe while imaging enough tissue to provide good context to the user in deep brain optical imaging.
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Maudet, Florian. "Couches nanostructurées par dépôt en incidence oblique : corrélations microstructure et propriétés optiques pour application aux traitements antireflets hautes performances dans le visible étendu et l'infrarouge." Thesis, Poitiers, 2018. http://www.theses.fr/2018POIT2295/document.
Abstract:
Les traitements antireflets (AR) sont très largement utilisés pour améliorer la transmission de systèmes optiques composés de hublots, lentilles, de lames séparatrices,… Dans cette thèse les gammes spectrales visées sont le visible étendu [400-1800nm] et le moyen infrarouge [3,7-4,8µm]. La méthode de nanostructuration par dépôts de films minces utilisant des techniques PVD en incidence oblique (Oblique Angle Deposition) a été choisie car elle permet d’envisager des AR hautes performances sur une large gamme de longueur d’onde, via un procédé industrialisable. L’introduction de porosité via le contrôle des angles de dépôt est utilisée pour nanostructurer l’architecture de chaque couche et de l’empilement ; méthode permettant de modifier et d’optimiser les propriétés optiques des couches constituantes en vue d’un design complet optimal. Une cartographie des indices effectifs accessibles par OAD a été dégagée concernant les trois matériaux déposés (TiO2, SiO2 et Ge). Mais les propriétés optiques de ces couches nanostructurées diffèrent largement de celles des couches denses du fait de la présence d’anisotropie, de gradient d’indice, de diffusion et d’absorption. A partir de caractérisations microstructurales, chimiques et optiques poussées (AFM, MEB, MET, tomographie FIB, tomographie MET, EDX, EELS, spectrophotométrie et ellipsométrie généralisée) un modèle optique analytique plus complexe et couplé à des analyses par éléments finis (FDTD) est présenté. L’ensemble du travail a permis d’élaborer par OAD de simples antireflet bicouches démontrant déjà de hauts niveaux de transmission, supérieurs aux traitements AR existants (interférentiel) ou en développement (Moth-eyes)Anti-reflective (AR) coatings are widely used to improve the transmission of optical systems composed of window, lenses, separating filters,... In this thesis, the spectral ranges targeted are the extended visible [400-1800nm] and the mid infrared [3.7-4.8µm]. Thin film deposition nanostructuring method using oblique angle deposition (oblique angle deposition) PVD technique was chosen because it allows high performance AR to be considered over a wide wavelength range, by an industrial process. The introduction of porosity with the control of deposition angle is used to nanostructure the architecture of each layer and stack; a method for modifying and optimizing the optical properties of the constituent layers for optimal complete design. A mapping of the effective indices accessible by OAD has been identified for the three materials deposited (TiO2, SiO2 and Ge). However optical properties of these nanostructured layers differ greatly from those of dense layers due to the presence of anisotropy, index gradient, diffusion and absorption. Based on advanced microstructural, chemical and optical characterizations (AFM, SEM, TEM, FIB tomography, TEM tomography, EDX, EELS, spectrophotometry and generalized ellipsometry) a more complex analytical optical model coupled with finite element analyses (FDTD) is presented. All the work has enabled OAD to develop simple two-layer anti-reflective coatings that already demonstrate high levels of transmission, superior to existing (interferential) or work in progress (Moth-eyes) AR treatments
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DERROUGH, SAMIR. "Reseaux polymeres interpenetres a gradient d'indice de refraction." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1993. http://www.theses.fr/1993STR13028.
Abstract:
L'elaboration d'un materiau a gradient d'indice de refraction (grin), transparent et thermodur, a ete rendue possible par le biais de reseaux polymeres interpenetres (rpi). Un reseau polyurethanne spherique d'indice de refraction 1,5, a ete gonfle par les precurseurs d'un reseau styrenique d'indice de refraction 1,6, que l'on polymerise in situ avant d'avoir atteint l'equilibre de gonflement. La polymerisation des precurseurs du second reseau etant rapide par rapport a leur vitesse de diffusion dans le premier reseau, un gradient d'indice de refraction est obtenu a travers l'echantillon. Au cours de notre etude, nous avons examine les differents parametres susceptibles d'influencer chacune des etapes de la formation du rpi a grin (formation du reseau 1, diffusion des precurseurs du reseau 2, elaboration du reseau 2) pour pouvoir apprehender ses caracteristiques finales. Pour ce qui est de la connaissance de l'evolution de l'indice de refraction au sein de notre materiau, la mise au point de techniques adequates a ete necessaire. Parallelement a cet aspect experimental, nous avons modelise l'augmentation du rayon d'une sphere polyurethanne (pur) en gonflement, ce qui conduit au profil du diffusant a chaque instant. Pour cela, nous avons utilise la theorie de candau qui permet de modeliser les phenomenes de diffusion-gonflement dans un gel. Une bonne concordance entre l'experience et la theorie a ete observee lorsque le pur est synthetise en milieu solvant
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Bouchon, Patrick. "Ingénierie d'indice optique à base de nanostructures métalliques." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/64/20/68/PDF/Memoire_PBouchon_17112011.pdf.
Abstract:
Les nanostructures métalliques sont le siège de résonances plasmoniques qui permettent de confiner le champ électromagnétique et de contrôler la lumière à une échelle très sublongueur d'onde. Les travaux de cette thèse portent en premier lieu sur la conception de structures plasmoniques agissant en absorption. Dans cette thèse, j'ai dimensionné, fabriqué et caractérisé des résonateurs métal / isolant / métal verticaux (sillons à grand rapport d'aspect) qui présentent une absorption totale dans l'infrarouge. Par ailleurs, j'ai étudié le couplage fort dans ces résonateurs qui mène à de très grands facteurs de qualité. Je montre qu'on peut également coupler plusieurs résonateurs pour faire du tri de photons et de l'absorption large bande. D'autre part, les systèmes plasmoniques deviennent plus complexes, et leur dimensionnement rapide passe par une réduction du temps de calcul. J'ai développé une méthode modale basée sur les B-splines qui permet, grâce à l'utilisation de matrices creuses, d'accélérer les calculs. De telles méthodes peuvent être utilisées conjointement avec un algorithme métaheuristique pour dimensionner des fonctions optiques, par exemple un absorbant large bande ou un filtre passe bandePlasmonic nanostructures are supporting plasmonic resonances which allow to confine the electromagnetic field and to govern the light behavior at a subwavelength scale. This thesis first deals with absorbing plasmonic structures. I have simulated, fabricated and characterized vertical metal / insulator / metal resonators (high aspect ratio grooves) which exhibit a total absorption in the infrared range. Besides, I have study the strong coupling regime in these resonators which led to very high quality factor. I show that it is also possible to couple several resonators to achieve photon sorting or widening of the absorption band. Furthermore, plasmonic devices are getting more and more complex, and their fast design can be achieved through a reduction of the computation time. I developed a modal method based on B-splines which allows, thanks to sparse matrices, to hasten the computations. Such methods can be used with a metaheuristic algorithm for the design of optical functions, e. G. A wide band absorber or a bandpass filte
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Bouchon, Patrick. "Ingénierie d'indice optique à base de nanostructures métalliques." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00642068.
Abstract:
Les nanostructures métalliques sont le siège de résonances plasmoniques qui permettent de confiner le champ électromagnétique et de contrôler la lumière à une échelle très sublongueur d'onde. Les travaux de cette thèse portent en premier lieu sur la conception de structures plasmoniques agissant en absorption. Dans cette thèse, j'ai dimensionné, fabriqué et caractérisé des résonateurs métal / isolant / métal verticaux (sillons à grand rapport d'aspect) qui présentent une absorption totale dans l'infrarouge. Par ailleurs, j'ai étudié le couplage fort dans ces résonateurs qui mène à de très grands facteurs de qualité. Je montre qu'on peut également coupler plusieurs résonateurs pour faire du tri de photons et de l'absorption large bande. D'autre part, les systèmes plasmoniques deviennent plus complexes, et leur dimensionnement rapide passe par une réduction du temps de calcul. J'ai développé une méthode modale basée sur les B-splines qui permet, grâce à l'utilisation de matrices creuses, d'accélérer les calculs. De telles méthodes peuvent être utilisées conjointement avec un algorithme métaheuristique pour dimensionner des fonctions optiques, par exemple un absorbant large bande ou un filtre passe bande.
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Kumar, Raj. "Fabrication et étude de matériaux "mous" à gradient d'indice acoustique." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0186.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à la fabrication et à l’étude d’une nouvelle classe de matériaux à gradient d’indice acoustique (GRIN) pour la manipulation des ondes acoustiques ultrasonores dans l’eau. Comme en optique, les « GRIN acoustiques » sont des matériaux non homogènes, dans lesquels l'indice de réfraction acoustique n =C_(L,eau/air)/C_(L,matériau) varie en fonction de la position à l'intérieur du matériau. Ici, C_(L,eau/air) and 〖 C〗_(L,matériau) sont respectivement les vitesses des ondes acoustiques dans un milieu de référence (l’eau pour l'acoustique sous-marine dont il est question ici) et dans le matériau. Nous décrivons ici la fabrication de matériaux GRIN ultra-minces (c’est-à-dire sub-longueur d’onde) que nous désignons de fait sous le terme de métasurfaces acoustiques « molles » à gradient d’indice, conçues à partir de silicone poreux à indice acoustique élevé. Nous montrons que ces matériaux permettent a priori la génération de tous types de fronts d’onde en milieu sous-marin, et ce sur une très large bande de fréquence des ondes ultrasonoresThis thesis is devoted to the fabrication and the study of a novel class of acoustic gradient index (GRIN) materials for the manipulation of waterborne acoustic waves. As in optics, acoustic GRIN are inhomogeneous materials, in which the acoustic refractive index n =C_(L,water/air)/C_(L,material) varies as a function of the position inside the material. Here, C_(L,water/air) and 〖 C〗_(L,material) are the acoustic wave speeds in a reference medium (water for underwater acoustics) and in the material respectively. We here describe the fabrication of ultrathin (i.e. sub-wavelength) GRIN materials named “Soft acoustic gradient index metasurfaces” engineered from soft graded-porous silicone rubbers with a high acoustic index for broadband ultrasonic three-dimensional wave-front shaping in water
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Helmers, Hakon. "Optique intégrée appliquée à la détection de variation d'indice optique par onde évanescente." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0033.
Abstract:
Deux nouveaux dispositifs en optique integree ont ete developpes grace a la technologie de l'echange d'ions sur verre. Les dispositifs, bases sur le principe de detection par onde evanescente, ont ete utilises comme capteurs chimiques (detection de gaz explosifs et vapeurs de solvants) et comme capteurs biologiques (detection de certains antigenes). Nous avons developpe deux systemes de traitement electronique et numerique du signal qui exploitent les atouts du premier dispositif, l'interferometre a champ de mesure elargi. Un de ces systemes permet a l'experimentateur (qu'il soit opticien, chimiste ou biologiste) d'acceder, en temps reel, non seulement au dephasage optique dans les zones d'interaction, mais egalement au bilan d'intensite dans le systeme de mesure (absorption de la lumiere et perturbations de la source optique). L'autre systeme, base sur l'acquisition du signal optique par une barrette de photodetecteurs, permet d'elaborer un capteur compact, de haute precision, et adapte pour la production en serie. Ainsi nous avons par exemple mesure des concentrations de vapeur d'heptane jusqu'a 0,05%. La limite de detection peut potentiellement atteindre quelques ppm. Ces resultats correspondent a une precision de detection de l'indice optique de l'ordre de 10#-#6. Le second dispositif est un interferometre non resonant a ondes multiples, dispositif propose et elabore pour la premiere fois. La fonction de transfert phase - intensite de cet interferometre peut etre choisie selon l'application visee. Nous avons analyse theoriquement quatre configurations de l'interferometre, et nos modeles ont ete verifies experimentalement pour deux configurations
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Rondineau, Sébastien. "Modélisation de lentilles sphériques à gradient d'indice et sources conformes associées." Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN10125.
Abstract:
Nombre de travaux antérieurs sur les lentilles sphériques, dont celle de Lüneburg, existent. Malgré tout, des nouveautés sont présentées dans cette thèse. La principale concerne la Méthode de Régularisation Analytique appliquée aux antennes imprimées circulaires conformées sur sphères associées à des lentilles à distribution sphérique. Plusieurs types d’alimentations sont traités : sondes coaxiales et fentes. Elle met en évidence un certain nombre de résonances, effets de masquage des conducteurs, etc. La méthode est par ailleurs rapide et précise, même pour de grandes structures. D’un point de vue technique, un certain nombre de thèmes sont traités. Premièrement, un matériau léger est caractérisé et utilisé pour les antennes conformées. De plus, une technique simple de fabrication artificielle du gradient d’indice est proposée et testée. Par ailleurs, afin d’utiliser des lentilles dans le cadre du multifaisceaux, le couplage ainsi qu’un critère de séparation de signaux sont étudiés. Puis, est réalisée une étude expérimentale sur le choix de l’antenne primaire associée à la lentille et les effets de la lentille de Lüneburg.
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Guénette, Jason. "Conception d'une lentille axicon à gradient d'indice de réfraction GLA (GRIN Lens Axicon)." Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33848.
Abstract:
Les axicons sont principalement connus pour leur propriété à produire des faisceaux Bessel. Cependant, certains ont également la propriété de produire une focalisation en anneau soit directement ou avec l’ajout d’une lentille. Nous avons analysé la possibilité de faire un axicon avec un profil d’indice de réfraction qui produirait un anneau. Plus précisément, nous avons analysé la possibilité de faire une composante qui incorpore la fonction linéaire d’une lentille conique et la fonction parabolique d'une lentille. Le profil d’indice de réfraction analysé a une variation radiale et permet de produire une focalisation annulaire périodique. Un profil similaire a déjà été étudié sommairement par E. Marchand puis par Rosa M. Gonzalez. Cependant, les solutions proposées par eux sont des solutions approximatives et leur analyse est limitée. Il existe déjà des fibres optiques avec des indices de réfraction semblable à ce que l’on cherche, donc ces axicons ont le potentiel d’être utilisés directement pour une fibre optique. Nous avons déterminé la solution exacte du profil d’indice de réfraction qui permet la focalisation en anneau et nous avons démontré théoriquement que l’anneau produit est de bonne qualité. Nous avons étudié la possibilité de produire un faisceau Bessel à partir de cette composante optique que nous nommons GLA (Grin Lens Axicon) et les simulations montrent que le Faisceau Bessel peut être de très bonne qualité. Des tests expérimentaux ont été faits pour montrer qu’il est possible de produire un faisceau Bessel avec le GLA.Axicons are mostly known for their capacity to produce Bessel beam. However, some axicon has the propriety to produce annular focusing whether directly or by adding a lens. In this text we have study the possibility to produce an axicon with gradient index of refraction that produce an annular focusing. More precisely we study the possibility to produce a component which incorporates the linear function of a conical lens and the parabolic function of a lens. The study refraction index profile has a radial variation and allow to a periodic annular focalisation. A similar refractive index profile has already been study by E. Marchand then by Rosa M. However, the solutions proposed by them are approximate solutions and their studies are limited. Some optical fiber already has index profile like the one we are interest so this axicon have the potential to be use for optical fiber application. We have demonstrated theoretically the exact refractive index profile that produce annular focusing and we have demonstrated theoretically that the ring produce is of good quality. We have also studied the possibility to produce a Bessel beam with this device that we name GLA (Grin Lens Axicon) and the simulation show that the beam could be of excellent quality. Some experimental tests have been done to show that it is possible to produce a Bessel beam with a GLA.
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Thon-Adjalin, Carolle. "Étude d'un système de transmission sur fibre optique plastique à saut d'indice." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28166/28166.pdf.
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Setzu, Susanna. "Réalisation et étude de structures à modulation d'indice optique en silicium poreux." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10243.
Abstract:
Ce travail concernait l'etude des modulations verticales et laterales de l'indice optique dans le silicium poreux. Dans le but de realiser des structures optiques performantes, nous nous sommes interesses aux pertes dues a la rugosite des interfaces presentes dans les echantillons de silicium poreux de type p. Une etude sur l'influence de la temperature de formation du silicium poreux a ete menee dans le but de reduire ces pertes. Pour la temperature de formation de 35\c pour les courants les plus critiques, nous avons obtenu une remarquable diminution de la rugosite, qui peut aller jusqu'a un facteur 6. Cette diminution de la rugosite nous a permis de realiser des miroirs de bragg et microcavites de tres bonne qualite optique avec des coefficients de reflectivite de 99. 5% et des largeurs de mode de la cavite de 5 nm. La determination des grands coefficients de reflectivite est realise grace a des mesures tres precises de spectroscopie ring down avec une precision de 0. 01%. La caracterisation de ces structures nous a permis de mettre en evidence une difference des proprietes optiques des couches simples et des couches enterrees, la variation de l'indice optique et de la vitesse de formation a ete quantifiee par une etude de la luminescence et par la simulation des spectres de reflectivite. Nous avons montre que les molecules de colorant peuvent impregner efficacement les couches de silicium poreux, qu'elles aient une faible ou une grande porosite, et que l'impregnation peut etre favorisee par l'oxydation prealable des couches poreuses. Ces resultats montrent que le silicium poreux peut etre une tres bonne matrice pour les molecules de colorant qui restent suffisamment dispersees pour pouvoir emettre de la lumiere. L'utilisation de structures de type microcavite permet un retrecissement et une amplification de l'emission du colorant. Pour caracteriser la modulation laterale d'indice, obtenue par une photodissolution ou photoelectroformation de la couche de silicium poreux, nous avons etudie l'influence de la lumiere sur la porosite et les proprietes optiques des monocouches de silicium poreux de type p et de type n +, ce qui a determine les conditions de formation des reseaux a modulation laterale d'indice optique. La diffraction de la lumiere des echantillons ainsi obtenus a ete etudiee.
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Stojcevski, Dragan. "Développement d'un contrôle optique multicritère : application à la détermination d'indice in situ." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDM0003/document.
Abstract:
Les performances des filtres interférentiels répondent aujourd'hui à des spécifications de plus en plus exigeantes et permettent de repousser les limites physiques des instruments optiques dans lesquels ils sont intégrés. Au cours du processus de fabrication d'un filtre, il est évidemment primordial de maîtriser avec une très grande précision (typiquement sub-nanométrique) l'épaisseur optique des couches déposées. Ceci nécessite le recours à une mesure in situ des caractéristiques optiques de l’empilement tout au long de son dépôt.Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons développé un nouveau système de contrôle optique qui rend possible la mesure simultanée de la transmission d’un empilement, d’une part à une seule longueur d’onde, définie par l’utilisateur dans le domaine spectral compris entre 350 et 1000 nm (contrôle monochromatique présentant une résolution de 0,35 nm), et d’autre part sur l’ensemble de ce domaine spectral (contrôle large bande présentant une résolution de 3 nm). Ces deux mesures sont réalisées en 6 millisecondes à une cadence de 2 Hz (fréquence de rotation du porte-substrat), et ce, de manière parfaitement synchrone. En outre, grâce à la mise en place, dans le plateau porte-substrat, d’une voie de référence correspondant à une absence d’échantillon, ce dispositif de contrôle présente une très grande stabilité et une justesse meilleure que le pour mille. Enfin, une méthode numérique a été développée pour rendre possible une comparaison fiable des résultats fournis par les deux voies de mesure malgré la différence de leur résolution spectrale.Ce dispositif ouvre la voie à l’utilisation de plusieurs critères indépendants pour définir en temps réel l’instant précis où le dépôt d’une couche doit être arrêté (annulation de la dérivée de la transmission à une longueur d’onde, comparaison de cette transmission monochromatique à un niveau pré-défini, minimisation d’une fonction de mérite quantifiant l’écart entre le spectre mesuré et un spectre de référence défini par le calcul, respect d’une durée de dépôt utilisant une mesure optique in situ de la vitesse de dépôt). Il s’agit donc bien d’un contrôle multi-critère tout optique.La première application des potentialités de ce nouveau système a concerné la détermination des constantes optiques (indice de réfraction, coefficient d’extinction) d’un matériau diélectrique de haut indice, le pentoxyde de tantale. La méthode utilisée met en œuvre un enregistrement de l’évolution de la transmission spectrale de l’échantillon tout au long de la croissance de la couche (voie large bande) et un traitement, longueur d’onde par longueur d’onde, du profil temporel de cette évolution. Cette nouvelle méthode ne nécessite donc pas le choix a priori d’une loi de dépendance spectrale pour chacune de ces deux constantes optiques. Elle ouvre également la voie à une analyse de l’évolution de l’indice de réfraction d’une couche en fonction de l’épaisseur qui lui est assignée. Enfin, elle est transposable à des matériaux bas indice, comme, par exemple, la siliceThe performances of complex interference filters meets today to exigent specifications and permit to enhance the physical limits of optical instruments in which they are integrated. During the manufacturing of a filter, it is obviously important to monitor with very high accuracy (typically sub-nanometric) the thickness of the deposited layers. This requires the use of an in situ measurement of the optical characteristics of the multilayer during the process.In the framework of this thesis, we have developed a new optical monitoring system which makes possible to achieve the simultaneous measurement of the transmittance of a multilayer filter, on one hand at a single wavelength defined by the user in the spectral range between 350 nm and 1000 nm (monochromatic monitoring with a resolution of 0.35 mm), and on the other hand on this whole spectral range at single shot (broadband monitoring with a resolution of 3 nm). These two measurements are made in 6 milliseconds at a rate of 2 Hz (corresponding to the rotation speed of the substrate holder), and are perfectly synchronized. In addition, the substrate holder tray is designed with a reference channel corresponding to a void position (without sample). Thanks to that configuration the monitoring system has a very high stability and accuracy better than 0.001. Finally, a numerical method has been developed to enable the comparison of the results provided by the two acquisition channels (monochromatic and broadband) taking into account the difference of their spectral resolution.This system opens the way for the use of several independent criteria to determine in real time the exact moment when the deposition of a layer must be stopped (turning point monitoring, trigger point monitoring, broadband monitoring, achievement with time monitoring using an optical in situ determination of the deposition rate). So this is indeed an all optical multi-criteria monitoring systems.This first application of this system has involved the determination of the optical constants (refractive index and extinction coefficient) of a high index dielectric material: the tantalum pentoxide. The method used is based on a recording of the evolution of the transmitted spectrum of a witness sample during the growth of the layer (broadband channel) and a processing, wavelength by wavelength, of the timing data profile of that evolution. This new method does not require any descriptive spectral dependence law for each of the two optical constants. It also paves the way for an analysis of the behavior of the refractive index of a layer in function of the thickness. Finally, it is applicable to low index materials, such as, for example, silica
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Albert, Olivier. "Variations d'indice non linéaire en régime femtoseconde : effets directs et effets en cascade." Phd thesis, Paris 11, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011667.
Abstract:
Cette thèse présente des applications de l'optique non linéaire à la génération de fréquence et à la caractérisation temporelle de phénomènes de phase non linéaire. Elle comporte :- la réalisation d'un amplificateur paramétrique optique femtoseconde permettant de disposer de longueurs d'onde dans l'infrarouge proche.
- un système expérimental de mesure de phase permettant de mesurer l'évolution temporelle de phases non linéaires.
- des mesures de fréquences de phonons optique dans des cristaux pérovskites. La détermination théorique et expérimentale du vecteur d'onde associé au phonon a permis de séparer deux processus expérimentaux différents.
- la mesure de la dynamique temporelle du déphasage induit par une cascade de non linéarités du second ordre lors de la génération de fréquence somme. Les résultats ont montré que le déphasage n'est pas assimilable à un phénomène instantané et que le décalage temporel de fréquence associé est non linéaire.
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Robichaud, Louis-Rafaël, and Louis-Rafaël Robichaud. "Génération de supercontinuum dans l'infrarouge moyen à partir de fibres optiques à saut d'indice." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38229.
Abstract:
Ce mémoire porte sur la génération de supercontinuum (SC) dans l’infrarouge moyen (mid-IR) à partir de fibres optiques à saut d’indice en vue d’aider l’innovation de la prochaine génération de systèmes lasers spectroscopiques autant en télédétection qu’en microscopie. Une revue exhaustive de littérature ainsi qu’une explication des bases théoriques de la génération de SC mid-IR sont présentées. Deux résultats d’impact ont été obtenus au cours des travaux. D’abord, le premier SC de type cascade s’étalant jusqu’à 8 μm a été démontré, et ce via une fibre optique d’AsSe monomode par un pompage d’impulsions picosecondes amplifiées. Ensuite, le premier SC atteignant une puissance moyenne de l’ordre du watt a été démontrée dans une fibre d’AsSe/AsS. Ce dernier résultat a été possible grâce au développement d’un laser à fibre ultrarapide amplifié émettant des impulsions hautement énergétiques à 3.6 μm et, aussi, à la déposition d’une couche mince antireflet d’Al2O3.Ce mémoire porte sur la génération de supercontinuum (SC) dans l’infrarouge moyen (mid-IR) à partir de fibres optiques à saut d’indice en vue d’aider l’innovation de la prochaine génération de systèmes lasers spectroscopiques autant en télédétection qu’en microscopie. Une revue exhaustive de littérature ainsi qu’une explication des bases théoriques de la génération de SC mid-IR sont présentées. Deux résultats d’impact ont été obtenus au cours des travaux. D’abord, le premier SC de type cascade s’étalant jusqu’à 8 μm a été démontré, et ce via une fibre optique d’AsSe monomode par un pompage d’impulsions picosecondes amplifiées. Ensuite, le premier SC atteignant une puissance moyenne de l’ordre du watt a été démontrée dans une fibre d’AsSe/AsS. Ce dernier résultat a été possible grâce au développement d’un laser à fibre ultrarapide amplifié émettant des impulsions hautement énergétiques à 3.6 μm et, aussi, à la déposition d’une couche mince antireflet d’Al2O3.
This thesis focuses on the generation of supercontinuum (SC) in the mid-infrared (mid- IR) from step-index optical fiber in order to help the next generation of spectroscopic laser systems in both remote sensing and micro-spectroscopy applications. A comprehensive review of the literature as well as an explanation of the theoretical basis of mid-IR SC generation is presented. Two impact results were obtained during the master. First, the first cascaded SC up to 8 μm was demonstrated via a single-mode AsSe optical fiber by pumping with amplified picosecond pulses. Then, the first SC reaching an average power in the watt-level was demonstrated in an AsSe fiber, thanks to the amplified femtosecond fiber laser emitting high energy pulses at 3.6 μm and the deposition of a Al2O3 anti-reflection coatings.
This thesis focuses on the generation of supercontinuum (SC) in the mid-infrared (mid- IR) from step-index optical fiber in order to help the next generation of spectroscopic laser systems in both remote sensing and micro-spectroscopy applications. A comprehensive review of the literature as well as an explanation of the theoretical basis of mid-IR SC generation is presented. Two impact results were obtained during the master. First, the first cascaded SC up to 8 μm was demonstrated via a single-mode AsSe optical fiber by pumping with amplified picosecond pulses. Then, the first SC reaching an average power in the watt-level was demonstrated in an AsSe fiber, thanks to the amplified femtosecond fiber laser emitting high energy pulses at 3.6 μm and the deposition of a Al2O3 anti-reflection coatings.
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Diallo, Alpha Ousmane. "Modélisation hyperfréquence de problèmes multi-échelles appliquée au cas des antennes à métamatériaux diélectriques." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066356/document.
Abstract:
Ce travail de thèse s’intéresse à l’amélioration de la compacité des antennes destinées en priorité aux systèmes embarqués tout en respectant les exigences de performance et de compétitivité. L’approche explorée consiste à utiliser des matériaux artificiels fonctionnant en transmission et conçus en structurant la matière diélectrique à une échelle plus petite que la longueur d’onde (sub-longueur d’onde). Cette structuration permet en pratique d’opérer une variation de l’indice de réfraction effectif afin de réaliser des éléments diffractifs aptes à remplir une fonction hyperfréquence. Cependant, la particularité de ce type d’élément structuré est de mêler plusieurs échelles physiques engendrant une complexité dans leur étude. La plus grande dimension d’un composant structuré peut atteindre plusieurs dizaines de longueur d’onde, par exemple 20λ, alors que la taille minimale des structures sub-longueur d’onde peut être inférieure à une fraction de la longueur d’onde, tel que λ/20. Cet aspect multi-échelle allonge les temps de simulation des dispositifs antennaires intégrant ces éléments structurés, empêchant ainsi toute possibilité d’optimisation multi-paramètres dans des temps raisonnables. Afin de pouvoir exploiter pleinement le potentiel de ces matériaux structurés, un modèle numérique de calcul a été développé sur la base des chemins optiques. Ce modèle restitue des résultats sur le maximum de gain des antennes lentilles diffractives structurées avec une précision de 0,5 dB. Le temps de calcul du modèle est de l’ordre de la minute comparée à plus de 6 heures pour une simulation complète avec le logiciel de calcul électromagnétique CST. La rapidité et la précision de ce modèle ont été mises à profit pour optimiser la conception d’une lentille diffractive structurée. Pour illustrer la pertinence de cette approche structurée, ses performances ont été comparées à celles des antennes lentilles de Fresnel et à profil hyperbolique. Cette comparaison s’est faite dans des conditions d’encombrement identiques avec un rapport longueur sur diamètre L/D de 0,5. Le gain de la lentille structurée se révèle être plus élevé de 1,6 dB par rapport à celui de la lentille de Fresnel et de 2,7 dB par rapport à celui de la lentille hyperboliqueThis work focuses on the improvement of the antennas compactness used primarily for embedded systems while respecting the performance and competitiveness requirements. The approach explored consists in using artificial materials operating in transmission and designed by structuring the dielectric material on a scale smaller than the wavelength (sub-wavelength). This structuring makes it possible in practice to achieve a variation in the effective refractive index in order to produce diffractive elements capable of performing a microwave function. However, the particularity of this type of structured element is to mix several physical scales generating complexity in their study. The largest dimension of a structured component can reach several tens of wavelength, for example 20λ, while the minimum size of the sub-wavelength structures may be less than a fraction of the wavelength, as than λ / 20. This multi-scale aspect increases the simulation times of antenna devices integrating these structured elements, thus preventing any possibility of multi-parameter optimization in reasonable times. In order to exploit fully the potential of these structured materials, a numerical model of computation has been developed on the basis of optical paths. This model gives results on the maximum gain of structured diffractive lens antennas with an accuracy of 0.5 dB. The computation time of the model is of the order of the minute compared to more than 6 hours for a complete simulation with the electromagnetic calculation software CST Microwave Studio. The speed and precision of this model have been used to optimize the design of a structured diffractive lens. To illustrate the relevance of this structured approach, its performances were compared with those of Fresnel lens antenna and hyperbolic lens antenna. This comparison was carried out under identical footprint conditions with a length to diameter ratio L / D of 0.5. The gain of the structured lens was found to be 1.6 dB higher than the Fresnel lens and 2.7 dB higher than the hyperbolic lens
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Tsyier, Sergei. "Caractérisation des profils d'indice de réseaux de Bragg innovants en module et phase." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0022.
Abstract:
Récemment, de nouvelles techniques ont été développées pour la fabrication des réseaux de Bragg à profil complexe. Ces composants photoniques sont utilisés dans plusieurs applications émergentes telles que la compensation de la dispersion pour les systèmes de communication de longue portée, les lasers à fibre, multiplexeurs et détecteurs optiques. Le diagnostic après inscription devrait fournir les informations nécessaires pour l’amélioration de la fabrication des réseaux de Bragg. Nous savons que les propriétés spectrales du réseau de Bragg sont liées au profil d’indice Δn. Les techniques de mesure directes, telles que la diffraction latérale de Krug, permettent de retrouver l’amplitude de modulation d’indice le long du réseau. Cependant, ces techniques sont insensibles aux fluctuations de phase. Une méthode alternative de caractérisation indirecte fondée sur l’algorithme de Layer-Peeling (LP) a été proposée. Toutefois elle ne peut pas être appliquée à la caractérisation des réseaux longs en raison de la propagation du bruit de calcul. Dans cette thèse nous avons présenté une nouvelle technique pour la mesure directe de l’amplitude et de la phase du profil d’indice le long du réseau de Bragg fondée sur la luminescence bleue (LB) induite par l’irradiation UV. Nos résultats expérimentaux de la mesure du profil de modulation d’indice sont en bonne correspondance avec la méthode de Krug. La méthode que nous proposons peut être appliquée à la caractérisation des réseaux longs. Elle permet de retrouver simultanément l’amplitude de modulation d’indice Δnac(z), la fonction du chirp et détecter le changement de l’indice moyen Δndc(z)N the last decade new techniques were developed for fabrication of sophisticated Fiber Bragg Gratings (FGBs). This has been motivated by the emergence of many applications such as dispersion compensation for long-haul communication systems, DFB fiber lasers, optical add/drop multiplexers, and optical sensors. Post-fabrication diagnostics should provide relevant information to enhance the FBG fabrication process. It is well known that the FBG spectral properties are related to the index profile Δn. Direct measurement techniques, such as the side diffraction method reported by P. Krug, allow determining the index modulation amplitude along the FBG. Nevertheless, these techniques provide no information about phase fluctuations. An alternative method of indirect characterization, based on the Layer-Peeling (LP) algorithm, consists in Bragg grating profile reconstruction from its complex reflectivity. However, the LP method is unstable when applied to characterize long FBGs (>1mm) due to the error propagation effect. In this thesis we have shown the principle of a novel technique for the direct measurement of amplitude and phase variations of the index modulation along an FBG based on the blue luminescence (BL). Our experimental results are in a good agreement with the according Krug characterization. The proposed method of FBG characterization in amplitude and phase using the UV induced BL can be applied to long gratings (up to tens of centimeters) having complex index modulation profiles. It allows retrieving simultaneously the index profile modulation Δnac(z) and the chirp function, localizing phase shifts, and also detecting the mean index change Δndc(z)
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Latard, Véronique. "Méthodes de visualisation par gradient d'indice en mécanique des milieux non homogènes : application à la diffusion acoustique et aux écoulements diphasiques." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/55376-1998-5.pdf.
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Paré, Nanouk. "Méthode d'inversion de l'épaisseur optique des aérosols, à partir d'images satellitaires de télédétection, basée sur un nouveau modèle d'indice atmosphérique (ATIM)." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2001. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/2286.
Abstract:
The research objective of this thesis is to develop a method for the extraction of aerosol optical depth which is less sensitive to the level of darkness which can be ascribed to a given pixel. The ATIM (Atmospheric Index Model ) is fundamentally based on the work of Kaufman & Tanré. They demonstrated that the satellite level estimation on a vegetation index, which they called the ARVI (Atmospherically Resistant Vegetation Index ), was as sensitive to surface vegetation as the surface NDVI, but significantly less sensitive than the apparent NDVI to atmospheric variations over a large range of surface types. The starting point of our method was accordingly to hypothesise that a fairly unique relationship must exist between the ARVI and the surface NDVI over a variety of atmosphere and surface types. If this were the case, then the surface NDVI could be extracted from satellite measurements of ARVI by simpling inverting this relationship. A radiative transfer model could then be employed to extract the aerosol optical depth from iterative comparisons of the apparent and surface NDVI. The ATIM method exploits this fundamental idea as well as incorporating methodological refinements which parallel the historical refinements of the NDVI."--Résumé abrégé par UMI
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Paré, Nanouk. "Méthode d'inversion de l'épaisseur optique des aérosols, à partir d'images satellitaires de télédétection, basée sur un nouveau modèle d'indice atmosphérique (ATIM)." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2002.
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Tsyier, Sergei. "Caractérisation des profils d'indice de réseaux de Bragg innovants en module et phase." Thesis, Paris, ENST, 2013. http://www.theses.fr/2013ENST0022/document.
Abstract:
Récemment, de nouvelles techniques ont été développées pour la fabrication des réseaux de Bragg à profil complexe. Ces composants photoniques sont utilisés dans plusieurs applications émergentes telles que la compensation de la dispersion pour les systèmes de communication de longue portée, les lasers à fibre, multiplexeurs et détecteurs optiques. Le diagnostic après inscription devrait fournir les informations nécessaires pour l’amélioration de la fabrication des réseaux de Bragg. Nous savons que les propriétés spectrales du réseau de Bragg sont liées au profil d’indice Δn. Les techniques de mesure directes, telles que la diffraction latérale de Krug, permettent de retrouver l’amplitude de modulation d’indice le long du réseau. Cependant, ces techniques sont insensibles aux fluctuations de phase. Une méthode alternative de caractérisation indirecte fondée sur l’algorithme de Layer-Peeling (LP) a été proposée. Toutefois elle ne peut pas être appliquée à la caractérisation des réseaux longs en raison de la propagation du bruit de calcul. Dans cette thèse nous avons présenté une nouvelle technique pour la mesure directe de l’amplitude et de la phase du profil d’indice le long du réseau de Bragg fondée sur la luminescence bleue (LB) induite par l’irradiation UV. Nos résultats expérimentaux de la mesure du profil de modulation d’indice sont en bonne correspondance avec la méthode de Krug. La méthode que nous proposons peut être appliquée à la caractérisation des réseaux longs. Elle permet de retrouver simultanément l’amplitude de modulation d’indice Δnac(z), la fonction du chirp et détecter le changement de l’indice moyen Δndc(z)N the last decade new techniques were developed for fabrication of sophisticated Fiber Bragg Gratings (FGBs). This has been motivated by the emergence of many applications such as dispersion compensation for long-haul communication systems, DFB fiber lasers, optical add/drop multiplexers, and optical sensors. Post-fabrication diagnostics should provide relevant information to enhance the FBG fabrication process. It is well known that the FBG spectral properties are related to the index profile Δn. Direct measurement techniques, such as the side diffraction method reported by P. Krug, allow determining the index modulation amplitude along the FBG. Nevertheless, these techniques provide no information about phase fluctuations. An alternative method of indirect characterization, based on the Layer-Peeling (LP) algorithm, consists in Bragg grating profile reconstruction from its complex reflectivity. However, the LP method is unstable when applied to characterize long FBGs (>1mm) due to the error propagation effect. In this thesis we have shown the principle of a novel technique for the direct measurement of amplitude and phase variations of the index modulation along an FBG based on the blue luminescence (BL). Our experimental results are in a good agreement with the according Krug characterization. The proposed method of FBG characterization in amplitude and phase using the UV induced BL can be applied to long gratings (up to tens of centimeters) having complex index modulation profiles. It allows retrieving simultaneously the index profile modulation Δnac(z) and the chirp function, localizing phase shifts, and also detecting the mean index change Δndc(z)
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Zymelka, Daniel. "Suivi par methode optique du frittage micro-ondes d'oxydes ceramiques." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00821161.
Abstract:
Le frittage micro-ondes est connu pour être une technique de frittage prometteuse. En effet, ce procédé présente comme avantages une réduction de la durée des traitements thermiques et un gain énergétique important par rapport aux procédés conventionnels. D'année en année, le frittage dans un environnement micro-ondes est étudié par un nombre croissant de chercheurs. Cependant, les raisons de l'effet bénéfique de ce type de frittage ne sont pas clairement identifiées.Dans ce contexte, l'objectif de ce travail a été de vérifier l'influence d'un champ électromagnétique à la fréquence de 2,45 GHz sur la densification de matériaux céramiques. Cet objectif passe donc par une étude comparative du frittage dans une enceinte micro-ondes et dans un four conventionnel. Cependant, la présence du champ électromagnétique dans un four micro-ondes ne permet pas l'utilisation des méthodes conventionnelles pour suivre le frittage. Ainsi, pour comparer les résultats, un dispositif expérimental original contenant un dilatomètre sans contact de haute résolution a été spécifiquement développé. Ce dispositif, permet aussi un suivi de la distribution de température à la surface de la pièce.Pour des cycles thermiques identiques, obtenus en frittage conventionnel et par micro-ondes, l'évolution de la densification de matériaux aux propriétés différentes a été comparée. Ces matériaux sont : l'alumine pure et dopée par 800ppm d'oxyde de magnésium, l'oxyde de zinc et l'hydroxyapatite silicatée. Pour chacun de ces matériaux, le couplage avec les micro-ondes et la répartition du chauffage à la surface de l'échantillon sont aussi discutés. Un effet bénéfique des micro-ondes sur l'évolution de la densification a été mis en évidence pour l'alumine avec ajout de MgO et de manière plus prononcée pour l'oxyde de zinc.
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Hamamda, Mehdi. "Perspectives nouvelles pour l'optique atomique en jets : Interaction de van der Waals-Zeeman et milieux d'indice négatif pour les ondes de matière." Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00632807.
Abstract:
Dans la première partie de cette thèse, nous développons l'étude expérimentale et théorique d'un type d'interactions à très courte portée (moins de 10nm), dites de van der Waals-Zeeman, entre un atome de gaz rare et une surface métallique. Il s'agit d'utiliser d'une part un jet supersonique d'atomes métastables pour diverse espèces (Ne*, Ar*, Kr*) et, d'autre part, un jet d'argon métastable Ar*(3P2) décéléré par un ralentisseur Zeeman standard. Dans le premier cas, on observe un accroissement de la portée de l'interaction de van der Waals-Zeeman en fonction de l'augmentation de la constante d'anisotropie n. Dans le second cas, l'augmentation de la portée est observée lors d'une diminution de la vitesse d'un atome d'argon métastable de 560 à 170m/s. La combinaison de ces méthodes nous a permis de mesurer la portée de l'interaction (dont l'efficacité est de quelques 10^(-4)) avec une résolution spatiale de 2 à 3nm. Dans la seconde partie de ce travail, nous introduisons la thématique nouvelle des milieux d'indice négatif pour l'optique atomique. Ces milieux consistent en des potentiels dits comobiles agissant dans le vide. Deux effets majeurs de ces milieux d'indice négatif sont démontrés : la réfraction négative pour des ondes de matière et le rétrécissement du paquet d'onde atomique. Enfin, nous montrons que l'application de milieux d'indice négatif aux ondes évanescentes de matière (créées à l'aide d'une barrière de potentiel magnétique statique) permet de les localiser sur une épaisseur de quelques micromètres de part et d'autre du bord de la barrière de potentiel.
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Hespel, Camille. "Extension de l'Anémométrie Phase Doppler à la mesure d'indice de réfraction et développement de la vélocimétrie laser par corrélation." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES015.
Abstract:
Les simulations et l'étude expérimentale présentées dans ce mémoire ont pour but d'améliorer les diagnostics optiques afin de comprendre la physique de la pulvérisation et l'évaporation des gouttes. Ces connaissances permettront une meilleure maîtrise de la combustion d'un liquide pulvérisé. La mesure de l'évaporation et de l'évolution thermochimique de ces gouttes ainsi que des diagnostics en milieu dense sont encore des défis. L'Anémométrie Phase Doppler permet déjà de connaître la corrélation taille-vitesse dans un milieu relativement dilué. L'objectif des simulations numériques expliquées dans ce mémoire est de présenter la faisabilité d'étendre l'Anémométrie Phase Doppler à la mesure d'indice de réfraction. L'extension proposée, appelée l'Anémométrie Phase Doppler à points de gloire est basée sur l'analyse de la lumière diffusée par les points de gloire de la réflexion et de la réfraction d'une goutte se déplaçant dans un volume de mesure type PDA. Les potentiels et les limites de cette technique ont été étudiés lors de ce travail de thèse. Une autre difficulté concernant l'étude de l'atomisation est la forte densité des sprays à la sortie des injecteurs utilisés dans les différentes industries automobiles ou aérospatiales. La vélocimétrie laser par corrélation permet de connaître la vitesse des structures par la mesure d'un temps de vol. Dans le cadre de ce travail de thèse, cette technique a été validée et implantée au laboratoireThe aim of numerical and experimental study presented in this thesis is to improve optical diagnostics in order to understand the atomization and evaporation processes. A better understanding of such processes permits a better control of combustion. The evaporation, the thermochemical evolution of droplets and measurements in dense medium are still challenges. The size-velocity correlation in diluted medium is given by Phase Doppler anemometry. The objective of the simulations is to examine the possibility to extend the Phase Doppler Anemometry by refractive index measurement. The proposed extension called Glare Spot Phase Doppler Anemometry is based on the analysis of glare points of reflection and refraction in image plane of a droplet in PDA volume control. The potentialities and limitations of this technique are studied in this thesis. Another difficulty to study the atomization is the strong density of spray close to injector orifice. The Laser Correlation Velocimetry gives the axial velocity of structures, cross a focalised laser beam, by the measurement of a flight time by correlation. During my thesis this technique was validated and established in laboratory
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Vuillermoz, Annick. "Etude expérimentale et modélisation de l'inhomogénéité chimique isotrope et anisotrope de cristaux isotypes de KTiOPO#4. Application à l'élaboration de cristaux à gradient de concentration et étude des propriétés optiques non linéaires spécifiques." Dijon, 1997. http://www.theses.fr/1997DIJOS051.
Abstract:
Cette étude a pour objectif de préciser et de quantifier les phénomènes physico-chimiques qui, au cours de l'élaboration des cristaux lasers passifs sont susceptibles d'altérer ou a contrario d'améliorer l'efficacité des interactions optiques non linéaires a trois photons dans les cristaux de composés définis et de solutions solides isotypes du phosphate de potassium et de titanyle KTiOPO#4 (KTP). Les origines et les mécanismes d'incorporation des éléments en traces dans un cristal sont rappelées, l'impossibilité de les quantifier avec précision démontrée. L'étude des traces est abordée à partir de l'étude et de la modélisation thermochimique des solutions solides extrapolées aux faibles concentrations. L'évolution de la composition des cristaux de (K,Rb)TP et de KT(P,As) en fonction de la composition du milieu liquide et de la température de cristallisation est étudiée. Le modèle thermochimique établi permet de prévoir le coefficient de partage du substituant pour toute concentration possible du cristal substitué. D'autre part, les cristaux à gradient de concentration directionnel contrôlé présentent un grand intérêt en optique non linéaire pour augmenter l'acceptance spectrale. Dans les solutions solides alcalines, ce gradient est obtenu par diffusion d'alcalins dans KTP. Un protocole expérimental original a permis de mesurer les coefficients principaux de diffusion selon la nature de l'alcalin et sa fraction dans le liquide, la direction de diffusion et la température expérimentale. A partir de ces résultats, un objet optique à gradient de concentration en Rb contrôlé selon 100 par diffusion selon une direction proche de 001 a été conçu et élaboré. Bien que le gradient de concentration soit conforme aux prévisions, l'élargissement spectral n'est pas notable. Par contre, dans un cristal de solution solide KT(P,As) de composition variable élaboré en flux, un élargissement spectral significatif est mis en évidence.
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Maras, Afaf. "Etude expérimentale et numérique des contraintes résiduelles dans des structures à double gradient de contraintes." Troyes, 2010. http://www.theses.fr/2010TROY0010.
Abstract:
La connaissance des contraintes résiduelles permet de mieux prédire l’évolution des performances d’une structure, ainsi que sa durée de vie. Nous présentons dans cette étude une nouvelle méthode de détermination des contraintes résiduelles. Cette méthode s’applique particulièrement à des structures présentant un gradient de contraintes non seulement en profondeur mais aussi en surface, comme dans les structures soudées. Le champ de contraintes internes est mécaniquement perturbé, en usinant une rainure de manière incrémentale. Cette rainure modifie l’équilibre mécanique de la structure dans deux directions. La structure s’auto-équilibre en induisant un nouvel état de contraintes, ce qui génère en surface des déplacements que nous mesurons par interférométrie de speckle. Le champ de déplacement mesuré expérimentalement est relié aux contraintes résiduelles par des coefficients de calibration calculés par la méthode des éléments finis. Une représentation en deux dimensions du champ de contraintes résiduelles est obtenue, en profondeur et le long de la rainure. Une utilisation de la méthode pour l’étude du grenaillage par ultrasons est présentée. Nous décrivons aussi une méthode d’introduction des contraintes résiduelles dans un code de calcul éléments finis. Cette méthode est appliquée au cas simple de l’éprouvette Almen, sa généralisation à des géométries plus complexes permettra à terme d’utiliser le champ de contraintes résiduelles comme conditions initiales pour la simulation numérique des structuresThe knowledge of residual stresses allows a reliable prediction of the evolution of structure performances, and its service life. On this study, we present a new method for residual stresses determination. This method is applied particularly to structures that contain a stress gradient in depth and in surface, like it can be found in welded structures. The internal stress field is mechanically perturbed with the incremental machining of a groove. The mechanical equilibrium is modified in tow directions. A new state of stress is created in the structure when the stress field is mechanically disturbed. The structure finds a new equilibrium state generating displacements on the surface. These displacements are measured using the Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI). The measured displacements field is linked to residual stresses using calibration coefficients calculated with the element finite method. We obtain a representation of the residual stress field in two directions, in-depth and along groove. The utilization of this method for the study of ultrasonic shot-peening is presented. We present also a method for the introduction of a residual stress field in a finite elements model. This method is applied to an Almen strip, its generalization for complexe geometries will allow to use the residual stress field as an initial condition for ameliorated numerical simulations of structure
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Zhao, Jinfeng. "Phononic Crystals to Control the Propagation of Elastic Waves." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066098/document.
Abstract:
Ce travail de thèse concerne la focalisation des ondes élastiques se propageant dans une plaque mince ou à la surface d’un milieu semi-infini, au travers de lentilles acoustiques planes. Les dispositifs que nous avons étudiés sont basés sur des cristaux phononiques 2D, constitués d'inclusions d'air dans une matrice solide. Ces hétérostructures présentent un gradient de leurs propriétés élastiques le long d'une direction de la lentille. Le gradient d'indice est obtenu en modulant soit la taille des inclusions d'air, soit la distance entre deux inclusions consécutives. L’approche que nous avons adoptée est basée principalement sur la simulation numérique par éléments finis. Cependant une partie significative du travail concerne le calcul analytique de la trajectoire des rayons acoustiques ainsi que la vérification expérimentale des résultats théoriques.L’approche analytique a consisté à calculer la trajectoire des rayons acoustique dans la lentille, en tenant compte de l'anisotropie le long de chaque ligne d'inclusions. L'analyse analytique, appliquée à une onde de Lamb antisymétrique (A0), ainsi que les résultats numériques et les données expérimentales, expliquent parfaitement les caractéristiques du champ de déplacement dans la zone focale, y compris la position, la forme et les dimensions latérales de la tâche focale. Le formalisme s’applique quelle que soit la symétrie du cristal phononique et peut être étendu à des ondes élastiques présentant une autre polarisation. Nous montrons dans ce travail qu’une largeur à mi-hauteur aussi petite que 0.64 peut être obtenue lorsque la focalisation intervient au sein de la lentille.Le formalisme s’applique également à la focalisation derrière la lentille. Dans ce cas, la résolution au point focal est déterminée par le "nombre d'onde transversal maximal" à la sortie de la lentille, en bon accord avec les résultats numériques et expérimentaux. Ensuite, nous avons conçu une lentille à gradient d’indice avec des piliers résonnants érigés entre les inclusions d'air. L'analyse numérique prévoit une résolution légèrement au-delà de la limite de diffraction. Expérimentalement, nous mesurons une largeur à mi-hauteur de la tâche focale juste au-dessus de la limite de diffraction.Enfin, nous avons étudié la focalisation d’une onde de Rayleigh par une lentille à gradient d’indice. Nous avons trouvé un bon accord entre le calcul des trajectoires des rayons, les simulations numériques et les expériences. En outre, nous avons analysé la transmission de l’énergie élastique lorsque la focalisation intervient derrière la lentilleThis manuscript is about the focusing of elastic beams propagating in a plate or on the free surface of a semi-infinite medium, using flat acoustical lenses. The devices we have studied are based onto 2D phononic crystals that are made of air inclusions in a solid matrix and featuring a gradient of their elastic properties along one direction of the lens. The gradient index (GRIN) is obtained by modulating either the size of the air inclusions or the distance between two consecutive inclusions.We primarily adopted a computational approach but a significant part of the work concerns the analytical calculation of the ray trajectories as well as the experimental check of the theoretical findings. The analytical approach consists to calculate the ray trajectories of an elastic waves within the lens while accounting for the anisotropy along each lines of inclusions. The analysis applied to the lowest-order flexural Lamb wave (A0), together with both the numerical results and the experimental data, well explains the features of the displacements field in the focus area, including the location, shape and lateral width. The formalism applies whatever the symmetry of the phononic crystal is and can be extended to other polarization of the elastic wave. We show in this work that FWHM as small as 0.64 may be obtained when focusing inside the lens.The formalism applies also to the focusing behind the lens. In that case, the resolution at the focus is determined by the “maximum transverse wavenumber” at the exit of lens, in good agreement with the numerical and experimental results. Then we designed a GRIN phononic lens featuring resonant pillars in addition to the constitutive air inclusions. The numerical analysis foresees the resolution at the focus beyond the diffraction limit, while experimentally we measured the resolution to be just above the diffraction limit. Lastly, we turned to the subwavelength focusing of Rayleigh waves through GRIN lenses. We found a good agreement between the ray trajectories calculation, the numerical simulations and the experiments. We further analysed the influence of energy transmission when the focus is located behind the lens
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Loriot, Vincent. "Alignement moléculaire par impulsions laser ultrabrèves : Mesures & Applications." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00660050.
Abstract:
L'interaction entre un échantillon moléculaire gazeux et une impulsion laser ultra-brève intense conduit, après le passage de l'impulsion, à des réalignements transitoires et périodiques des molécules. Cette thèse se rapporte à la mesure et aux applications liées à cet effet. Le degré d'alignement moléculaire est déterminé à travers la variation d'indice de réfraction induite par le réarrangement des dipôles moléculaires. Une technique d'imagerie bidimensionnelle permettant de mesurer sur une base monocoup l'alignement des molécules est reportée dans ce manuscrit. L'alignement est ensuite utilisé comme un outil de mesure pour évaluer des quantités physiques, difficilement accessibles par d'autres méthodes. La "technique de défocalisation croisée" a été tout d'abord employée pour mesurer les probabilités d'ionisation de gaz atomiques et moléculaires en régime femtoseconde. La "technique de polarisation 1D" a été ensuite appliquée pour obtenir une mesure de l'indice Kerr électronique calibré à travers l'alignement moléculaire. Il a été trouvé que l'effet Kerr électronique produit une variation d'indice qui change de signe aux alentours des 30 TW.cm-2 pour les principaux gaz qui constituent l'atmosphère. Cet effet a été interprété de manière phénoménologique par des termes Kerr d'ordres supérieurs (de n4 à n10). L'impact important de ces résultats sur la compréhension du mécanisme de filamentation est discuté.
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Miché, Pierre. "Automatisation d'un spectromètre intégral à étalon de Fabry-Perot : développement d'un capteur d'indice à haute résolution, commandé par ordinateur." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES012.
Abstract:
Asservissement par ordinateur de la mise en coïncidence et du déplacement en synchronisme des fonctions d'appareil de deux éléments optiques conjugués: un interféromètre de Fabry-Pérot à balayage par variations d'indice et un monochromateur à réseau. Pour l'asservissement du Fabry-Pérot, développement d'un capteur d'indice à haute résolution à partir d'un interféromètre de Michelson du type Sanders
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Soulard, Rémi. "Réseaux d'indice et réseaux de gain dans les milieux lasers solides dopés Nd3+ ou Yb3+ Utilisation pour le mélange à deux ondes et les cavités laser auto-adaptatives." Phd thesis, Université de Caen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00576567.
Abstract:
Le mélange d'onde dans un matériau laser solide placé en inversion de population permet d'enregistrer un hologramme de population qui est à la fois un hologramme de gain et un hologramme d'indice. Ce travail présente tout d'abord une étude fine des variations d'indice de réfraction d'origine électronique qui sont dues à une variation de polarisabilité des ions lorsqu'ils sont promus de l'état fondamental à l'état excité. Une partie de cet effet provient de la présence de bandes UV intenses, un effet qui est donc purement dispersif aux longueurs d'ondes de la transition laser. Nous avons évalué la variation de polarisabilité non résonante des ions Nd3+ et Yb3+ dans les principales matrices lasers et nous avons étudié la nature des transitions optiques à l'origine des variations d'indice observées. Nous avons ensuite exploité les résultats pour prédire le potentiel de ces matériaux laser dans le cadre d'un mélange à deux ondes non-dégénéré pour des longueurs d'ondes situées au voisinage de la transition laser. Ce modèle a été validé expérimentalement dans une fibre cristalline de YAG :Nd3+. L'étude du transfert d'énergie d'un faisceau vers un autre présente un grand intérêt pour des applications telles que la mise en phase de N lasers à fibres et l'interférométrie auto-adaptative. Par ailleurs, un laser auto-adaptatif pompé par diodes laser a été réalisé permettant l'obtention de forte énergie par impulsion. Il présente des performances en terme d'efficacité qui sont tout à fait comparables avec celles des lasers conventionnels avec des avantages supplémentaires tels que la bonne qualité de faisceau, l'aspect mono-fréquence et l'auto-déclenchement de l'impulsion.
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Polge, Géraldine. "Etude de la faisabilité d'un système de cartographie de dose par stimulation optique et application à la radiothérapie à haut gradient de dose." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20190.
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Rouxel, Yann. "Coévaporation avec masquage mécanique de ZnSe et de LaF3, pour la réalisation de couches minces à profils d'indice continus périodiques." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10096.
Abstract:
Dans une etude theorique des structures a profil d'indice continu, il est montre que l'essentiel des proprietes spectrales des filtres a profil d'indice sinusoidal peut etre etudie de maniere analytique a partir de certaines proprietes de l'equation de mathieu. L'etude experimentale de ces structures a ete realisee a l'aide d'une technique de coevaporation par masquage mecanique. L'equipement de depot realisant la coevaporation a ete developpe pour permettre la realisation de couches sur substrat chaud pour des profils d'indice quelconques. Un systeme de mesure optique multispectral in-situ en reflectivite a egalement ete mis au point. Les proprietes des couches minces de melanges de znse et de laf3 ont ete etudiees pour toute la gamme de composition. Un schema d'evolution de la structure cristalline et de la porosite des couches en fonction de leur composition est propose. Les contraintes qui s'y developpent sont aussi analysees ainsi que leur evolution en fonction de l'environnement. L'etude des proprietes optiques a permis de definir les lois de melange ainsi que de mettre en evidence l'existence d'une birefringence evoluant avec la composition des melanges. Enfin, plusieurs types de structures periodiques ont ete realisees, comportant jusqu'a 20 periodes pour une epaisseur superieure a 5m. Les resultats ont permis de montrer que la modulation par masquage mecanique est une technique fiable et precise et que c'est le choix du couple de materiaux qui va conditionner la precision du controle du profil d'indice
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Costes, Sylvain. "Extension de l'approche par la courbe maitresse de la prédiction des durées de vie de réseaux d'indice complexes inscrits par UV dans les fibres." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00917592.
Abstract:
L'objectif principal de cette thèse était d'examiner dans quelle mesure il est possible d'étendre l'approche de la courbe maîtresse à des composants complexes afin de déterminer des conditions de déverminage et de réaliser une prédiction de durée de vie en fonction de ces conditions de déverminage. Nous avons considéré la stabilité d'un réseau dit élémentaire (réseau carré, à pas constant et droit) puis le problème de la stabilité (selon des critères spécifiques) des composants complexes: les CDC et les monofiltres GFF. Cette thèse a permis de décrire de façon rigoureuse, puis d'utiliser le cadre de travail VAREPA pour résoudre des problèmes issus de l'industrie de télécoms. A cet effet, des séries d'études de vieillissement accéléré sur des réseaux simples et complexes ont été menées. Un protocole de mesure permettant de déterminer les incertitudes de mesure a été mis au point afin de déterminer de façon fiable des intervalles de confiance sur les prédictions de durée de vie.Nous avons étudié les cinétiques de croissance des réseaux inscrits dans une fibre dédiée à l'inscription des CDC (Coreactive). Cette étude nous a permis de montrer que la réaction prédominante à l'origine des changements d'indice de réfraction est activée par une absorption à 1 photon. D'autre part, nous avons étendu le cadre de travail utilisé pour prédire l'effacement des réseaux (VAREPA) afin de rendre compte de leurs cinétiques d'inscription. Puis nous avons cherché à déterminer les conditions de passivation et à prédire la durée de vie des réseaux déverminés en présence d'hydrogène résiduelle (procédé industriel actuel). Pour cela, nous avons établi la courbe maîtresse de réseaux photoinscrits non déverminés puis nous avons validé les conditions de déverminage et les prédictions de durée de vie en construisant une nouvelle courbe maîtresse sur des réseaux déverminés.Nous avons étudié la stabilité thermique des réseaux inscrits dans une fibre hydrogénée dédiée aux futurs monofiltres GFF dans des conditions d'inscription similaires à celles de ces composants. Nous avons utilisé les courbes maîtresses établies à partir des réseaux élémentaires (mais apodisés) simplement dégazés " à froid " (ici 2jours à 50°C puis 2 jours à 110°C). Puis, nous avons fait vieillir le profil d'indice (cœur et gaine) d'un monofiltre GFF. Puis, nous avons recalculé la réponse spectrale de ce filtre vieilli (e.g. 30jours à 200°C) et nous l'avons comparé à des mesures expérimentales. Cette approche reste générale et permet de changer les conditions de déverminage au besoin. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que la stabilité des variations d'indice photo-induites dans le cœur dépend peu de l'amplitude initiale de la modulation pour des valeurs comprises entre quelques 10-5 et 10-3. Du fait de la présence d'une gaine optique fortement photosensible (car fortement dopée en Ge), nous avons établi les courbes maîtresses des variations d'indice photo-inscrites dans le cœur et la gaine optique pour des valeurs allant jusque 10-3 dans le cœur et 3.10-3 dans la gaine. Nous avons ainsi obtenu des courbes maîtresses présentant le même k0 (fréquence d'essai, i.e facteur pré exponentiel) mais dont la forme est légèrement différente. La stabilité des variations d'indice est meilleure dans le cœur (moins dopé en Ge) que dans la gaine photosensible. Dans un second temps, nous avons cherché à déterminer les conditions de passivation et à prédire la durée de vie des réseaux déverminés à partir des réseaux de Bragg qualifiés d'élémentaires. Pour la première fois à notre connaissance, nous avons validé de façon fiable les conditions de passivation et les prédictions de durée de vie en construisant une nouvelle courbe maîtresse sur des monofiltres GFF préalablement déverminés. Conformément à la théorie, cette courbe maîtresse présente le même k0 et une forme similaire à celle établie au moyen de réseaux non déverminés, ce qui valide la fiabilité de nos prédictions.
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Sawant, Rajath Ravindra. "Métasurface à gradient de phase diélectrique pour les applications d'optique classique et quantique." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4096.
Abstract:
Ces dernières années, les diverses fonctionnalités optiques démontrées à l'aide de métasurfaces ont attiré une attention considérable. Les métasurfaces étant des composants optiques diffractifs, présentent une plus grande flexibilité. Ces dispositifs sont notamment plus compacts, plus légers et plus fonctionnels par rapport aux composants optiques réfractifs. Cependant, en termes d'efficacité, les composants réfractifs fonctionnent mieux et il est donc nécessaire d‘optimiser les performances des métasurfaces pour assurer leur utilisation et implémentation dans des dispositifs optiques. Compte tenu de cela, nous concevons des dispositifs optiques hybrides pour combiner les avantages des deux composants. Tout d'abord, il est démontré comment la dispersion d'un élément optique simple tel qu'un prisme peut être atténuée à l'aide d'une métasurface. En utilisant des métasurfaces à gradient de phase, les vecteurs d'onde sortants peuvent être contrôlés à l’aide de la dispersion diffractive de la métasurface. Nous avons réalisé des métasurfaces avec gradients de phase relativement petits afin de démontrer expérimentalement l’effet d’atténuation de la dispersion du prisme. Étendant le même principe aux optiques focalisantes, nous avons également conçue des métasurfaces pour corriger les aberrations chromatiques dans la plage de longueurs d'onde de 550 à 800 nm. De plus, il est montré qu'une aberration monochromatique telle qu'une aberration sphérique peut également être corrigée en ajoutant au front d’onde sortant un gradient de phase approprié à l’aide de métasurfaces. Nous montrons également des résultats théoriques et expérimentaux sur la realization de métasurface de grande surface, incluant les caractérisations expérimentales completes, pour démontrer la correction d'aberration d’une lentille disponible dans le commerce. Ces résultats sont très prometteurs notamment pour leurs utilisations dans des systèmes d'imagerie compacts.Ayant démontré le potentiel des métasurfaces pour l'optique classique, nous nous sommes ensuite intéressé à leur utilization pour des applications en optique quantique. L'expérience de Hong Ou Mandel, qui est l'une des expériences de base de l'optique quantique, démontre l'interférence quantique. Ici, nous proposons de modifier la configuration d'origine en remplaçant le séparateur de faisceau par une métasurface à gradient de phase. Une nouvelle métasurface est conçue à cet effet, appelée «métasurface à double gradients», qui confère des fonctionnalités supplémentaires ainsi que la fonctionnalité de séparateur de faisceau sur des états de polarisations mixtes. La nanofabrication de la métasurface est optimisée pour réaliser une transmission 50/50 dans les deux ordres diffractés pour imiter un séparateur de faisceau. Le contrôle supérieur qu'offrent les métasurfaces sur la phase, la polarisation et l'amplitude de la lumière peut être tout à fait bénéfique pour manipuler les états quantiques de la lumière. Nous résultats permettent d’entrevoir des applications intéressantes pour les technologies quantiquesIn recent years, various optical functionalities have been demonstrated using metasurfaces which have attracted tremendous attention. Metasurfaces being diffractive optical components, show greater flexibility, including compactness, lightweight, arbitrary wavefront addressing capabilities exceeding those of refractive optical components. However, in terms of efficiency refractive components perform better and further optimization is required for metasurfaces in this direction. Considering this, here we design hybrid optical devices to combine the advantages of both the components. First, it is demonstrated how the dispersion of a simple optical element such as a prism can be mitigated using a metasurface. By employing phase gradient metasurfaces, the outgoing wavevectors can be controlled and hence the diffractive dispersion of metasurface. Utilizing this property, metasurfaces with relatively small phase gradients are designed and prism dispersion mitigation is experimentally demonstrated. Extending the same principle to lenses, metasurface to correct for lens chromatic aberration is designed in the wavelength range of 550-800nm. Also, it is shown that monochromatic aberration such as spherical aberration can also be corrected by designing an appropriate phase gradient for the metasurface. Analytical calculations, large area metasurface fabrication and comprehensive experimental characterization are done to demonstrate aberration correction of commercially available lenses. These developments are promising for future compact imaging systems. Realizing the potential of metasurfaces in classical optics, they are also used for Quantum optics applications. However, only a few works have been done in this direction. Hong Ou Mandel experiment, which is one of the basic experiments of Quantum optics, demonstrates quantum interference. Here, we propose to modify the original setup by replacing the beam splitter with a phase gradient metasurface. A novel metasurface is designed for this purpose called ‘Dual Gradient Metasurface’ which imparts additional functionality along with the beam splitter functionality. The nanofabrication of the metasurface is optimized to realize 50/50 transmission in the two diffracted orders to imitate a beam splitter. The superior control that metasurfaces offer over the phase, polarization and amplitude of light can be quite beneficial for manipulating the quantum states of light. This opens doors for harnessing the potential of metasurface for quantum technologies
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Gorram, Mohamed. "Génération et étude de guides d'onde dynamiques et reconfigurables induits par illumination latérale." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ013S/document.
Abstract:
La réalisation de réseaux optiques ne nécessitant pas l'intervention d'éléments électroniques pour la détection temporaire de signaux demande des éléments de routage et d'interconnexion optique, adaptables et reconfigurables en des temps courts, de l'ordre de la milliseconde dans le cas des réseaux de télécommunications. L'utilisation de guides d'onde optiques réalisés dans des matériaux actifs par des techniques conventionnelles telles que la diffusion d'ions, l'échange protonique ou l'implantation ionique se prêtent mal à ce but. Ces techniques donnent lieu exclusivement à des guides statiques, typiquement de surface qui ne sont pas facilement modifiables. La méthode de photo-inscription transversale développée dans le cadre de cette thèse permet de franchir un cap important vers la réalisation de dispositifs purement optiques dans les quels la lumière est utilisée pour guider et manipuler la lumière sans avoir recours à de complexes étapes de fabrication. L'avantage principal est que cet effet peut être effacé, donnant lieu à des structures dynamiques sans l'intervention d'endommagements permanents du matériau. Un autre avantage est la grande versatilité par rapport à la forme des guides qui est conditionnée par la structure imposée à l'illumination de contrôle perpendiculaire à la direction de propagation. La formation de guides d'onde reconfigurables planaires à une dimension (1D) transversale a été réalisée dans des cristaux ferroélectriques photoréfractifs comme le SrxBa1xNb2O6 (SBN) ou le Sn2P2S6 (SPS), dans les longueurs d'ondes du visible ([lambda] = 514 nm et [lambda] = 633 nm). Des temps de génération et de reconfiguration des guides de l'ordre de la milliseconde ont été atteints dans le SPS. La dynamique des guides a été étudiée en s'appuyant sur des traitements théoriques et des simulations numériques. Une nouvelle méthode pour la déflexion et la modulation se basant sur la photo-inscription de guides a été proposée et démontrée expérimentalement dans les matériaux SBN et LiTaO3. Nous avons aussi montré pour la première fois la possibilité de réaliser à l'aide de cette technique le confinement dans les deux dimensions (2D) transversales. Les études expérimentales concernant l'influence des intensités des illuminations de contrôle et du champ appliqué sur le profil du guide sont en bonne adéquation avec les prédictions théoriques concernant le mode fondamental attenduThe realization transparent achievement of optical networks that do not need electronic components for the temporary detection and regenration of signals asks for optical routing and interconnection elements which are reconfigurable in short time, in the order of milliseconds in the case telecommunications networks. The use of optical waveguides in active materials made of active materials by conventional techniques, such as ion-indiffusion, proton exchange or ion implantation is badly suitable for this goal. These techniques give rise only to static waveguides close to the material surface and they are not easily modified. The technique of light inducing waveguides by lateral illumination developed in this work allows to cross an important step towards purely optical devices in which light is used to guide and manipulate light without resorting to complex manufacturing steps. The main advantage is that this effect can be erased, giving rise to dynamic structures that do note cause a permanent damage of the material. Another advantage is the versatility with respect to the form of the waveguides, that is defined by the structure imposed to control the illumination perpendicular to the direction of propagation. The feasibility of reconfigurable 1-dimensional waveguides has been experimentally demonstrated in the electro-optic ferroelectric crystals SrxBa1xNb2O6 (SBN, x=0.61) and Sn2P2S6 (SPS). The illuminating wavelengths used were 514 nm for SBN and 633 nm for SPS. Response and reconfiguration times of the order of 1 ms are shown to be possible in the case of SPS. The dynamics of the waveguides has been studied on the basis of theoretical treatment and numerical simulations. The evolution of light induced one-dimensional waveguides when the sustaining electric field is switched off leads to a novel kind of dynamic light deflection. We have studied this effect in detail using SBN and LiTaO3 crystals. Simulations of the beam propagation in the split waveguide on the base of a simple model lead to a good agreement with the experimental observations. Light modulation by the help of this effect has been demonstrated as well. Finally, we realized for the first time, the recording of dynamically reconfigurable bulk channel waveguides confined in two dimensions using lateral illumination technique. The experimental studies of the dependence of the output probe wave profile on the intensities of two control waves and on the applied electric field were found to be in good agreement with the expectations based on a simplified step profile for the photorefractive by induced refractive index change and on mode calculations
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Moreau, Aurélie. "Réseaux de Bragg intracavité en milieu amplificateur." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001975.
Abstract:
Les réseaux de diffraction sont largement utilisés dans le traitement optique de l'information. Toutefois, les applications nécessitent des efficacités de diffraction importantes, d'excellentes résolutions dans le domaine des fréquences spatiales et des temps de réponses appropriés à la fonction recherchée (grande durée de vie pour les mémoires, temps de réponses rapide pour les opérations de traitements de l'information...). Ces qualités étant difficiles à obtenir à l'aide des matériaux existants, une solution consiste à placer le matériau non-linéaire à l'intérieur d'une cavité Fabry-Pérot, avec le double avantage d'obtenir une efficacité de diffraction fortement accrue et une résolution dans le domaine des fréquences spatiales améliorée. Le mémoire rapporte comment l'utilisation d'un milieu intracavité amplificateur permet d'accroître encore davantage la puissance du faisceau diffracté, avec des efficacités de diffraction largement supérieures à l'unité. Les propriétés diffractives des réseaux d'indice et/ou de gain insérés dans un résonateur de Fabry-Pérot amplificateur de longueur supérieure ou égale à l'épaisseur du réseau sont analysées théoriquement et expérimentalement. Un modèle analytique a été élaboré et a permis de montrer l'immense potentiel de tels dispositifs, en terme de sélectivité angulaire et d'efficacité de diffraction, cette dernière pouvant être très largement supérieure à l'unité. Un dispositif expérimental a ensuite été conçu afin de prouver la faisabilité du concept et de valider le modèle analytique. Le milieu non-linéaire intracavité est un cristal de Nd:YVO4. Le réseau est inscrit optiquement par absorption de la figure d'interférence de deux faisceaux d'écriture. La diffraction du signal de lecture est analysée autour de la double résonance de Bragg et de Fabry-Pérot, ainsi qu'à proximité de l'une ou de l'autre résonance séparément, afin de remonter aux propriétés diffractives du réseau. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les calculs numériques issus du modèle analytique. La comparaison avec le réseau de Bragg hors cavité montre l'amélioration significative apportée par la cavité amplificatrice: l'efficacité de diffraction est augmentée d'un facteur 5000 et la sélectivité angulaire d'un facteur proche de 20. Ces résultats sont très encourageants pour une application de ce type de dispositif au traitement optique de l'information, surtout dans le cas où une très forte sortance est nécessaire.
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Renard, vincent. "Alignement de molécules linéaires par impulsions laser de courtes durées." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009705.
Abstract:
L'alignement de molécules linéaires est induit efficacement par des impulsions laser intenses polarisées linéairement. Si ces impulsions sont de courtes durées par rapport à la rotation des molécules, un alignement périodique apparaît après l'extinction du champ. Ce manuscrit présente trois méthodes permettant de le quantifier à l'aide de la grandeur sans pour autant détruire les molécules ni modifier l'alignement initial. Elles nécessitent une impulsion de faible intensité décalée temporellement dont les caractéristiques vont être modifiées par les propriétés optiques du milieu liées à l'alignement moléculaire. La première technique mesure une dépolarisation due à la biréfringence du milieu. La seconde s'appuie sur la défocalisation qui s'explique par une variation spatiale de l'alignement, donc un gradient de l'indice de réfraction. La dernière passe par la création d'un réseau d'indice à l'intersection de deux impulsions intenses, qui va provoquer la diffraction de la sonde.
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Devisme, Céline. "Etude de l'influence des disparités horizontales et verticales sur la perception de la profondeur en champ visuel périphérique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00276430.
Abstract:
L'apposition de verres ophtalmiques devant les yeux engendre une modification de la distribution des disparités binoculaires existant naturellement dans les scènes visuelles, ces modifications peuvent avoir des répercussions sur la perception du relief et de la profondeur, notamment en vision périphérique. La mise en évidence de variations continues des disparités horizontales introduites par les verres ophtalmiques a conduit à étudier des patterns de disparités horizontales continues. Cette étude a montré l'importance du gradient de disparité horizontale et de son excentricité d'origine, dans la détection de déformation en profondeur. De plus, la sensibilité pour les disparités homonymes semble plus fine que pour les disparités croisées. Les disparités horizontales sont ensuite combinées avec des disparités verticales, calculées à partir des formes tridimensionnelles des disparités horizontales, de façon congruentes ou en conflit, ou dans des plans de profondeur différente. Les disparités verticales peuvent modifier la sensibilité aux gradients de disparité horizontale, selon les signes des disparités horizontales et verticales par rapport au plan de fixation. Les disparités horizontales et verticales ont donc chacune un rôle dans la perception de la profondeur sur l'ensemble du champ visuel : les disparités horizontales, traitées localement, définissent la forme tridimensionnelle ; les disparités verticales, traitées globalement, indiquent au système visuel la distance en profondeur par rapport au plan de fixation.
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Zhu, Chao. "Effective and efficient visual description based on local binary patterns and gradient distribution for object recognition." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00755644.
Abstract:
Cette thèse est consacrée au problème de la reconnaissance visuelle des objets basé sur l'ordinateur, qui est devenue un sujet de recherche très populaire et important ces dernières années grâce à ses nombreuses applications comme l'indexation et la recherche d'image et de vidéo , le contrôle d'accès de sécurité, la surveillance vidéo, etc. Malgré beaucoup d'efforts et de progrès qui ont été fait pendant les dernières années, il reste un problème ouvert et est encore considéré comme l'un des problèmes les plus difficiles dans la communauté de vision par ordinateur, principalement en raison des similarités entre les classes et des variations intra-classe comme occlusion, clutter de fond, les changements de point de vue, pose, l'échelle et l'éclairage. Les approches populaires d'aujourd'hui pour la reconnaissance des objets sont basé sur les descripteurs et les classiffieurs, ce qui généralement extrait des descripteurs visuelles dans les images et les vidéos d'abord, et puis effectue la classification en utilisant des algorithmes d'apprentissage automatique sur la base des caractéristiques extraites. Ainsi, il est important de concevoir une bonne description visuelle, qui devrait être à la fois discriminatoire et efficace à calcul, tout en possédant certaines propriétés de robustesse contre les variations mentionnées précédemment. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de proposer des contributions novatrices pour la tâche de la reconnaissance visuelle des objets, en particulier de présenter plusieurs nouveaux descripteurs visuelles qui représentent effectivement et efficacement le contenu visuel d'image et de vidéo pour la reconnaissance des objets. Les descripteurs proposés ont l'intention de capturer l'information visuelle sous aspects différents. Tout d'abord, nous proposons six caractéristiques LBP couleurs de multi-échelle pour traiter les défauts principaux du LBP original, c'est-à-dire, le déffcit d'information de couleur et la sensibilité aux variations des conditions d'éclairage non-monotoniques. En étendant le LBP original à la forme de multi-échelle dans les différents espaces de couleur, les caractéristiques proposées non seulement ont plus de puissance discriminante par l'obtention de plus d'information locale, mais possèdent également certaines propriétés d'invariance aux différentes variations des conditions d'éclairage. En plus, leurs performances sont encore améliorées en appliquant une stratégie de l'image division grossière à fine pour calculer les caractéristiques proposées dans les blocs d'image afin de coder l'information spatiale des structures de texture. Les caractéristiques proposées capturent la distribution mondiale de l'information de texture dans les images. Deuxièmement, nous proposons une nouvelle méthode pour réduire la dimensionnalité du LBP appelée la combinaison orthogonale de LBP (OC-LBP). Elle est adoptée pour construire un nouveau descripteur local basé sur la distribution en suivant une manière similaire à SIFT. Notre objectif est de construire un descripteur local plus efficace en remplaçant l'information de gradient coûteux par des patterns de texture locales dans le régime du SIFT. Comme l'extension de notre première contribution, nous étendons également le descripteur OC-LBP aux différents espaces de couleur et proposons six descripteurs OC-LBP couleurs pour améliorer la puissance discriminante et la propriété d'invariance photométrique du descripteur basé sur l'intensité. Les descripteurs proposés capturent la distribution locale de l'information de texture dans les images. Troisièmement, nous introduisons DAISY, un nouveau descripteur local rapide basé sur la distribution de gradient, dans le domaine de la reconnaissance visuelle des objets. [...]