Dissertations / Theses: 'Reference de fréquence optique'

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Mukherjee, Shambo. "Development of a Fabry-Pérot optical interferometer with low thermal and accelerometric sensitivities." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCD023.

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Abstract:

Cette thèse explore le développement d'un laser transportable à largeur de raie ultra fine intégrant une cavité Fabry-Pèrot de haute finesse. La cavité est fabriquée à partir d'un verre ULE à très faible expansion thermique avec des miroirs en silice fondue contactés optiquement, visant à minimiser les perturbations thermiques et mécaniques et à améliorer la stabilité de la fréquence. Une nouvelle méthode numérique de stabilisation de fréquence utilisant une plateforme FPGA est introduite, visant une stabilité relative de fréquence de 1e-15 à une seconde. Cette approche contraste avec les systèmes analogiques traditionnels en offrant une stabilité accrue et une complexité réduite. L'étude examine également plusieurs limitations des lasers ultra-stables comme le bruit de phase, le bruit thermique, etc. et plusieurs approches pour atténuer ces sources de bruit. En outre, un système de distribution de fréquences optiques utilisant des boucles à verrouillage de phase basé sur un FPGA et des liaisons par fibre optique est détaillé, garantissant une transmission stable du signal sur des distances de laboratoire
This thesis explores the development of a transportable, ultra-narrow linewidth laser integrating a high-finesse Fabry-Pèrot cavity made from ultra-low expansion glass with optically contacted Fused Silica mirrors, aiming to minimize thermal and mechanical perturbations and enhance frequency stability. A novel digital frequency stabilization method using an FPGA-based platform is introduced, targeting a fractional frequency stability of 1e-1 5 at 1-second integration. This approach contrasts traditional analog systems by offering increased stability and reduced complexity. The study also examines several limitations of ultra stable lasers like phase noise, thermal noise etc. and several approaches to mitigate these type of noise. Additionally, an optical frequency dissemination system using FPGA-based phaselocked loops and optical fiber links is detailed, ensuring stable signal transmission over laboratory distances

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Tessier, G. "Étude d'interfaces magnétiques par doublage de fréquence optique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1999. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00714249.

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Abstract:

Le doublage de frequence optique est un phenomene optique non lineaire impossible dans le volume des materiaux amorphes ou centrosymetriques, mais pouvant exister aux interfaces entre deux materiaux quelconques. De plus, des contributions supplementaires apparaissent en presence d'une aimantation dans l'un des materiaux. Nous avons utilise ce phenomene pour etudier selectivement la structure et le magnetisme d'interfaces enterrees entre couches metalliques ultraminces (quelques plans atomiques). Pour cela, un systeme sensible a des puissances aussi faibles que 10 1 8 w a ete developpe. Sur un systeme simple, une surface d'or, une correlation claire a ete observee entre doublage de frequence et rugosite mesuree par microscopie a force atomique. Dans le systeme au/co/au, l'identite des proprietes magnetiques en volume et a la surface du cobalt est prevue theoriquement. C'est ce qu'ont confirme des mesures effectuees par effet kerr magneto-optique (en volume) et par doublage de frequence (aux interfaces). L'utilisation de plasmons de surface, augmentant considerablement le champ electrique en surface, peut egalement induire dans ce systeme d'importantes exaltations du doublage de frequence, qui ont ete modelisees. En revanche, dans le systeme pt/co/pt, la presence d'alliages aux interfaces nous a permis de mettre en evidence des differences entre le magnetisme a la surface et dans le volume du cobalt. Parallelement, un systeme d'imagerie de domaines magnetiques aux interfaces par doublage de frequence a ete developpe, permettant une resolution laterale de l'ordre du micrometre. Enfin, nous avons mis en evidence des proprietes magnetiques differentes aux deux interfaces d'une meme couche de fesi, dans un systeme sio 2/fesi/dyfeco proche de ceux utilises pour l'enregistrement magneto-optique.

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Pinel, Olivier. "Optique quantique multimode avec des peignes de fréquence." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00654841.

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Abstract:

Les lasers femtoseconde sont des sources de très haute précision pour la métrologie. La possibilité de produire des états comprimés dans ce régime pourrait conduire à une amélioration des mesures physiques. Dans une première partie, j'introduirai une limite de sensibilité pour l'estimation de paramètres portés par le champ électromagnétique, utilisant des ressources gaussiennes quelconques. Il peut être montré qu'un état comprimé monomode, sur un mode bien défini, est optimal d'un point de vue expérimental. Je présenterai alors un schéma simple et général, utilisant une détection homodyne, qui permet de mesurer de façon optimale des paramètres portés par le champ électromagnétique. Dans une seconde partie, je présenterai les résultats expérimentaux que nous avons obtenus en utilisant un oscillateur paramétrique optique femtoseconde pompé de façon synchrone. J'exposerai la production d'états comprimés en intensité dans ce régime ainsi que la preuve du caractère multimode de la lumière produite. Ceci constitue une étape majeure pour la production d'états multimodes sur mesure en régime femtoseconde.

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Lisowski, Caroline. "Ions calcium uniques pour un étalon de fréquence optique." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009617.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans un projet visant à réaliser un étalon de fréquence optique à ion calcium unique confiné dans un piège de Paul-Straubel. La première partie du manuscrit est consacrée au piégeage et au refroidissement laser des ions. Les trois sources lasers (397 nm, 866 nm et 729 nm) utilisées dans l'expérience sont étudiées en détail. Pour atteindre le régime de Lamb-Dicke et ainsi éliminer l'élargissement par effet Doppler du premier ordre, il est indispensable de réduire le mouvement de l'ion. Différentes techniques de réduction du micromouvement sont exposées, en particulier une nouvelle méthode basée sur l'observation de résonances noires a été mise en place. Des simulations numériques utilisant la matrice densité permettent d'expliquer les observations expérimentales. Une deuxième partie décrit les expériences réalisées pour déterminer les durées de vie des niveaux D3/2 et D5/2 de l'ion calcium 40. La mesure de la durée de vie du niveau D5/2 est une étape importante puisqu'elle permet de contrôler et de réduire les effets qui pourraient élargir la transition d'horloge. La dernière partie de ce mémoire est dédiée à l'évaluation théorique des effets systématiques pouvant affecter la fréquence du futur étalon. Un étalon de fréquence optique basé sur la transition S1/2,F=4,m_F=0 ---> D5/2,F=6,m_F=0 de l'ion 43Ca+ pourra atteindre une exactitude de 4*10^(-16).

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Rasigade, Gilles. "Modulateur optique haute-fréquence sur subtrat silicium-sur-isolant." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112158.

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Abstract:

La photonique silicium apparait aujourd’hui comme le domaine de recherche clef pour les télécommunications optiques avec comme objectif le développement de transmetteurs intégrés compatibles avec la technologie silicium CMOS. Dans ce contexte, mes travaux de thèse ont porté plus spécifiquement sur la structure du modulateur optique sur substrat SOI pour les applications 10 et 40 Gbit/s. La structure active retenue repose sur le mécanisme de déplétion de porteurs au sein d’une jonction polarisée en inverse et permet grâce à un interféromètre Mach-Zehnder de moduler l’intensité du signal optique en sortie. L’étude et l’optimisation des trois figures de mérite principales ont permis de concevoir un modulateur présentant un produit VpLp de 1,7 V. Cm. Des pertes d’insertion de 3 dB et une fréquence de coupure de 35 GHz. La copropagation des signaux électrique et optique a également été étudiée et a validé le fonctionnement du composant jusqu’aux débits de 40Gbit/s. Des échantillons ont été fabriqués au CEA/LETI puis caractérisés à l’IEF. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis d’améliorer la conception des modulateurs et d’établir une nouvelle méthode de caractérisation de la région active. Ces travaux ont abouti à la conception d’un modulateur optique silicium présentant des caractéristiques compatibles avec les applications 40Bbit/s et à des résultats généraux pour l’optimisation de ses performances. L’intégration de ce composant avec des sources laser et des photodétecteurs conduira très prochainement à la fabrication d’un transmetteur silicium rapide, nécessaire à l’émergence de la photonique silicium pour les télécommunications optiques intégrées
The silicon photonics has emerged as the key area of research for optical telecommunication with the objective of developing an integrated transceiver fully-compatible with the available CMOS technology. In this context, the work of my thesis is focused on the structure of the optical modulator, integrated on a silicon-on-insulator (SOI) substrate and for applications working at the bitrates of 10 and 40 Gbit/s. Its active structure is based on the carrier depletion obtained in a reverse biased junction and leads to an intensity modulation at the output of a Mach-Zehnder interferometer. The optimization of the structure produced an optical modulator design which exhibits a VpLp product of 1,7 V. Cm. Insertion loss as low as 3dB and a -3 dB cut off frequency of 35 GHz. The light and RF copropagation has been studied as well and has validated the operation of the component at the bitrate of 40 Gbit/s. A CMOS technological process has been established and chips have been fabricated at CEA/LETI then characterized at IEF. Finally, this work has led to the design of a silicon optical modulator with characteristics compatible with 40 Gbit/s applications, as well as general result for the optimization of this component. Its integration with laser sources and photo detectors will lead is the future to the emergence of silicon photonics for integrating optical telecommunication

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Mariller, Catherine. "Etude et réalisation de translateurs de fréquence en optique integrée." Nice, 1986. http://www.theses.fr/1986NICE4016.

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Le principe de base est le changement de fréquence par effet doppler que subit une onde optique diffractée par une onde d'indice progressif créée soit par effet acousto-optique soit par effet électro-optique. Conception de deux types de translateurs dont la caractéristique commune est d'utiliser un couplage entre les modes TE et TM d'un guide réalisé dans un substrat de Niobate de Lithium. Avantages de l'interaction électro-optique sur l'interaction acousto-optique

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Ménager, Loïc. "Traitement optique de signaux radio-fréquence par holographie spatio-temporelle." Paris 11, 2000. http://www.theses.fr/2000PA112351.

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Ce travail se place dans le cadre du traitement optique du signal. Il s'appuie sur la sélectivité spectrale des ions de terres rares en matrice cristalline et sur une discussion des rapports entre espace et temps pour concevoir des dispositifs d'analyse radiofréquence. La première architecture étudiée réalise la projection spatiale du spectre d'un signal RF. Celui-ci est d'abord transféré sur une porteuse optique à l'aide 'd'un modulateur optoélectronique. Le faisceau ainsi modulé est dirigé vers le cristal dans lequel a été préalablement enregistré un ensemble de réseaux de diffraction monochromatiques. Lorsque le signal polychromatique traverse l'échantillon, chaque composante spectrale est diffractée dans une direction spécifique. Les études ont permis de caractériser l'enregistrement d'un réseau holographique monochromatique et de valider le fonctionnement d'un régime d'accumulation qui accroît la durée de vie et l'efficacité de cette gravure. Ces travaux ont également mis en évidence l'analogie entre la diffraction et la dispersion temporelle produite par un filtre spectral inscrit dans un cristal sélectif en fréquence. Dès lors, en associant un tel élément dispersif et une lentille temporelle, on a transposé au domaine temporel la propriété de transformation de Fourier que possèdent les lentilles dans le domaine spatial. Une seconde architecture d'analyseur spectral, dans laquelle le cristal réalise la projection temporelle du spectre RF, a ainsi été validée expérimentalement. Les systèmes précédents ont nécessité la mise au point d'une source laser aux propriétés spécifiques. Un prisme électro-optique inséré dans une cavité étendue assure ainsi un balayage rapide, reproductible et sur un large intervalle spectral de la fréquence d'une diode laser.

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Sergent, William. "Etude expérimentale d'effets dynamiques dans un bistable tout optique soumis à une modulation externe périodique." Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10124.

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Abstract:

Les travaux présentés sont relatifs à l'étude expérimentale et numérique de la réponse d'un bistable tout optique à une modulation d'un de ses paramètres de contrôle (la fréquence du champ excitateur). Les deux premiers chapitres du mémoire sont respectivement consacrés à la description des bistables et du modèle numérique utilisés. Le troisième chapitre aborde l'évolution des fréquences de résonance du système en fonction de l'amplitude de la modulation. Cette étude montre en particulier que ces fréquences subissent un déplacement dont l'amplitude et le sens dépendent de façon cruciale de la fréquence centrale du champ excitateur. L'élaboration d'un modèle analytique simple a permis de préciser la loi de variation de ce déplacement en fonction de l'amplitude de la modulation. Les comportements erratiques qui apparaissent sur la courbe de résonance pour les fortes modulations sont analysés dans le dernier chapitre. Ces comportements s'avèrent être de nature chaotique et non quasi périodique. Les scénarios suivis par le bistable mettent en évidence un passage brutal d'un régime T-périodique à un régime chaotique accompagné ou non de bistabilité généralisée. L'apparition du chaos serait alors due à une compétition entre attracteurs dont l'un serait caractérisé par l'existence d'une bifurcation homocline. La vérification de cette hypothèse est actuellement en cours

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Potvin, Simon. "Interférométrie à peignes de fréquence référencés : échantillonnage optique par variation de la longueur de cavité et doublage en fréquence." Doctoral thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25264.

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Abstract:

Dans le but d'étendre la plage d'utilisation des instruments à peignes de fréquence en les rendant plus polyvalents, les travaux de cette thèse présentent des solutions à deux limitations fondamentales liées à leur utilisation : le rapport cyclique de mesure utile et la bande optique limitée, et parfois non disponible, des sources lasers utilisées. La première limitation provient du fait que dans un interféromètre à peignes, la plage de l'interférogramme mesurée est fixée par le taux de répétition des peignes. Ainsi, lorsqu'une plage plus petite est nécessaire, du temps de mesure est perdu et l'utilisation de l'instrument n'est plus optimale. La solution qui est proposée est d'utiliser seulement un peigne, mais dans une configuration où l'échantillonnage optique est réalisé en variant la longueur de la cavité laser. Ensuite, pour démontrer comment la deuxième limitation peut être contournée, des peignes générés de manière non linéaire par doublage de fréquence sont utilisés pour développer un interféromètre référencé à peignes doublés. Afin d'extraire des mesures précises avec les interféromètres à peignes, le battement entre les peignes doit être référencé. Dans les travaux de cette thèse, un système de référencement optique développé pour les interféromètres à peignes est adapté aux deux instruments proposés. Dans le cas de l'interféromètre à peignes doublés, un système de référencement fonctionnant à la fréquence fondamentale des peignes est démontré. Pour évaluer les performances des instruments développés dans ces travaux, des mesures précises de l'absorption du cyanure d'hydrogène, du rubidium, de l'oxygène et de l'acétylène sont présentées, incluant des mesures moyennées sur quelques heures par un système de correction et de moyennage en temps réel.

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Baillard, Xavier. "Horloge à réseau optique à atomes de Strontium." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00267252.

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Abstract:

Ce mémoire présente les dernières avancées de l'horloge à réseau optique à atomes de Strontium du LNE-SYRTE. Après avoir passé en revue les différents types d'horloges optiques actuellement développées, l'accent est mis sur le concept d'horloge à réseau optique qui a d'abord été formulé dans le cadre d'une horloge à 87Sr utilisant la transition 1S0 - 3P0. Les particularités de cet atome sont présentées, notamment la notion de longueur d'onde magique de piégeage, ainsi que les performances qui sont envisageables pour une telle horloge. La deuxième partie présente les aspects expérimentaux, en insistant plus particulièrement sur le développement du laser ultra-stable qui est utilisé pour l'interrogation des atomes et qui représente un point central. Parmi les dernières améliorations, une phase de pompage optique et d'interrogation en présence d'un champ magnétique a été ajoutée au dispositif de manière à mieux déterminer l'effet Zeeman. Enfin, la dernière partie présente les résultats expérimentaux. La dernière évaluation de l'horloge à 87Sr a permis d'atteindre une exactitude de 2,6.10-15 et une mesure en accord au niveau de 10-15 avec une évaluation indépendante faite au JILA. D'autre part, suite à de récentes propositions théoriques, une mesure a également été effectuée en utilisant l'isotope bosonique 88Sr et en adaptant le dispositif expérimental, permettant d'obtenir la première évaluation pour ce type d'horloge, avec une exactitude de 7.10-14.

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Cohen, Mathis. "Lien opérationnel de cryptographie quantique à base de boîte quantique et de conversion de fréquence." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5017.

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Abstract:

Le travail entrepris dans cette thèse s'inscrit dans le contexte du développement des réseaux de cryptographie quantique à partir de diverses ressources photoniques. Depuis les premiers liens de communication quantique établis en laboratoire, d'importants progrès ont été réalisés en ce qui concerne la qualité des sources d'états quantiques, ainsi que leur analyse et leur détection. De plus, la maturité des technologies des télécommunications donne naissance à des composants compacts et performants. La combinaison de ces avancées significatives a ouvert la voie vers les premiers réseaux de communication quantique opérationnels, déployés et en champ réel, avec des progrès notables d'année en année.De manière complémentaire, les sources de photons uniques sont une ressource majeure dans l'établissement de réseaux de communication quantique, et les plus performantes émettent dans le proche infrarouge. Dans la première partie de ce manuscrit, nous proposons une interface de conversion de fréquence efficace et adaptée à une source de photons uniques, permettant de convertir ces photons en fréquence vers la bande des télécommunications. Ensuite, nous réalisons une expérience d'interférences à deux photons (de type Hong-Ou-Mandel) entre des sources indépendantes, constituant une étape importante vers le développement de relais quantiques. Enfin, nous examinons la mise en place d'un relais quantique basé sur la téléportation quantique en combinant une source de photons uniques avec une source de paires de photons intriqués
The work undertaken in this thesis is set in the context of the development of quantum key distribution networks using various photonic resources. Since the first quantum communication links were established in the laboratory, significant progress has been made in the quality of quantum state sources, as well as in their analysis and detection. In addition, the maturity of telecommunication technologies has given rise to compact and high-performance components. The combination of these significant advances has paved the way for the first operational, deployed, real-field quantum communication networks, with notable progress year on year.In a complementary way, single-photon sources are a major resource in the establishment of quantum communication networks, and the most efficient ones emit in the near-infrared band. In the first part of this manuscript, we propose an efficient frequency conversion interface adapted to a single-photon source, enabling these photons to be converted in frequency to the telecommunication band. Next, we perform a two-photon interference experiment (Hong-Ou-Mandel type) between independent sources, constituting an important step towards the development of quantum relays. Finally, we examine the implementation of a quantum relay based on quantum teleportation by combining a single-photon source with an entangled photon pair source

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Jazayerifar, Seyed Mahmoud. "Transmission optique des signaux UWB." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0013.

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Abstract:

Dans cette thèse nous examiner et étudier la transmission de signaux Ultra Wide Band (UWB), sur fiber optique monomode dans un system de radio sur fiber. Nous commençons par développer un modèle mathématique pour les principaux composants optiques employés dans systèmes de radio sur fiber. L'authenticité de ces modèles est vérifiée avec des résultats expérimentaux. Suite à l'modèles ci-dessus ainsi que les résultats de l'expérience, la transmission des signaux UWB sur fiber optique est investigué. L'impact de l'exploitation limitée de bande passante et de la non-linéarité électrique à la fonction de transfert optique de signaux UWB est examinée. Deux types de signaux UWB, à savoir, MB-OFDM (Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing) et IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wide Band) sont pris en compte. En utilisant les modèles mathématiques de composants optiques nous comparons ces deux formats UWB en fonction de leur sensibilité aux distorsions qui existent dans une émission de radio sur fiber. La discussion ci-dessus est axé sur la downlink de l'UWB sur fiber système. Pour la uplink, nous considérons un système différentiel récepteur dont la structure est simple à mettre en œuvre. Pour le récepteur structure nous considérons la fois un récepteur électrique et un nouveau récepteur optique. Le récepteur optique présenté dans cette thèse, pour la première fois, est étudié dans le cadre de l'IR-UWB. Elle est similaire à la récepteur optique utilisé pour optique numérique DPSK modulation de phase (Differential Phase Shift Keying), mais dans cette thèse, nous proposons le récepteur, pour la première fois, dans la transmission optique des signaux UWB sur fiber optique. Nous étudions aussi récepteur électrique classique et comparons ses performances avec celles de la récepteur optique. Les modèles mathématiques pour les composants optiques tels que la diode laser et unique mode fiber, avec les expressions analytiques pour les récepteurs (probabilité d'erreur) sont utilisés pour évaluer la performance de l'ensemble de l'UWB sur fiber système
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Nelet, Ambre. "Le façonnage d'impulsions ultracourtes par amplification paramétrique optique à dérive de fréquence." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00411487.

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Abstract:

Dans le cadre d'études menées autour du programme PETAL, nous avons développé de nouvelles architectures pour la pré-amplification d'impulsions par amplification paramétrique optique à dérive de fréquence (OPCPA). Dans ce travail, nous considérons l'OPCPA comme un moyen de contrôle et de mise en forme des impulsions. Nous suggérons trois architectures lasers qui aspirent chacune à répondre à des défauts de la technique OPCPA ou des chaînes dédiées à la FCI. Ainsi, nous pallions un possible défaut de recouvrement temporel entre les impulsions pompe et signal, lequel induit une mauvaise extraction d'énergie lors du processus paramétrique. Dans ce cadre, nous avons démontré qu'une cavité régénérative OPCPA, résonnante sur l'onde complémentaire, permet d'optimiser l'amplification. Au-delà ce système permet de produire un train de répliques amplifiées de l'onde signal. Notre second montage vise à pré-compenser le rétrécissement spectral par le gain en façonnant les impulsions signal au niveau de l'étage OPCPA dans les domaines spatial et spectral. Nous avons démontré que ceci pouvait être réalisé en mettant en forme temporellement et spatialement le faisceau pompe. Enfin, nous proposons un OPCPA basé sur l'adressage spatial et l'amplification uniforme des composantes spectrales dans un cristal à polarisation périodique de type éventail.

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Herbane, Mustapha Saïd. "Piégeage et refroidissement laser d'ions calcium pour un étalon de fréquence optique." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11008.

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Abstract:

Ce travail porte sur le piégeage et le refroidissement laser d'ions calcium en vue d'application en métrologie des fréquences. L'ion calcium possède une transition quadripolaire électrique à 729 nm de facteur de qualité supérieur à 10[15] qui en fait un excellent candidat pour un étalon de fréquence dans le domaine des longueurs d'onde du visible. Les ions sont confinés dans un piège radiofréquence de Paul-Straubel et sont détectés par la lumière de fluorescence qu'ils émettent lorsqu'ils sont refroidis par laser. L'étude des propriétés spectrales de leur mouvement est faite par application au piège d'une petite tension alternative. Les fréquences d'oscillation des ions sont clairement visibles et leur relation avec la tension de confinement peut être obtenue. La variation des tensions continue et alternative de confinement permet de décrire le diagramme de stabilité du piège réel. Les lasers de l'expérience doivent avoir des fréquences stables pendant plusieurs heures. Pour l'un deux, cela est réalisé en l'injectant dans une cavité Fabry-Pérot en même temps qu'un laser à 852 nm stabilisé en fréquence sur le césium par une technique d'absorption saturée. La cavité permet le transfert de la stabilité de ce dernier laser vers le laser de l'expérience. Le chauffage par laser d'un nuage ionique et la diminution progressive de la profondeur du puits de potentiel de confinement permettent d'éjecter tous les ions et ne garder qu'un seul. Il est alors placé au centre du potentiel de confinement par application de tensions continues sur les électrodes de compensation. Ceci réduit son micromouvement. L'efficacité de l'opération est observée par la technique de corrélation de champ RF-photon.

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Leo, Guiseppe. "Etude de guides d'ondes en AlGaAs pour la conversion de fréquence optique." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112332.

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Abstract:

Ce travail concerne des guides d'ondes pour la conversion de fréquence par accord de phase biréfringent. Tels guides d'ondes, basés sur un noyau multicouche de GaAs/AlAs dont on peut augmenter la biréfringence de forme par oxydation de l'AlAs, ont été traités selon trois aspects. Le premier consiste à croiser systématiquement plusieurs techniques de caractérisation, pour extraire les indices effectifs, les biréfringences modales, les épaisseurs du multicouche, et les indices de réfraction des matériaux. Les indices effectifs ont été évalués avec une incertitude de ±5x1O-̂4, par une technique de couplage par réseaux. Toutes les biréfringences modales ont été simultanément déterminées par la génération de seconde harmonique à émission surfacique, avec une incertitude meilleure que ±10-̂3. Les épaisseurs moyennes des couches de guide d'ondes ont été évaluées par la réflectométrie de rayons X, avec une incertitude de ±0. 05 nm, et leurs indices de réfraction ont été déduits avec des incertitudes pouvant aller jusqu'à ±8x10-̂4. Le deuxième aspect concerne la conception de guides d'ondes avec une large bande d'accord de phase. Dans le cas de la génération de différence de fréquence à ~ 5 mM, cet élargissement est poursuivi dans des guides d'ondes soit actifs soit passifs, par deux techniques différentes. La première, basée sur l'exploitation du gain laser dans des guides d'ondes en AlGaAs, amène à un élargissement par un facteur 30. Avec l'autre technique on ajuste spectralement les courbes de dispersion des modes guidés, en prédisant un élargissement d'un facteur 3 de la bande d'accord de phase. Le troisième aspect concerne la démonstration expérimentale de la fluorescence paramétrique à ~ 2 mM dans des guides d'ondes oxydés en AlGaAs/AlAs. Ces résultats préliminaires ont préparé le terrain pour des accomplissements plus récents (fluorescence paramétrique avec un coefficient de gain g ~ O. 4 cm-̂1). Ce travail est une contribution vers la réalisation d'un oscillateur paramétrique optique intégré en AlGaAs
The subject of this work is the study of waveguides for frequency conversion through birefringent phase matching. Such waveguides are based on a multilayer GaAs/AlAs core, the form birefringence of which is possibly augmented by AlAs selective oxidation. Three approaches are followed. The first one consists in systematically crossing several characterization techniques, for extracting waveguide effective indices, modal birefringences, multilayer thicknesses, and material refractive indices. Effective indices were evaluated with an experimental accuracy of ±5x1O-̂4, through a grating-assisted technique. All the modal birefringences were simultaneously determined through surface-emitting second harmonic generation, with an accuracy better than ±10-̂3. The average thicknesses of the waveguide layers were evaluated through x-ray reflectometry with an accuracy of ±0. 05 nm, and their refractive indices were inferred, with accuracies down to ±8x10-̂4. The second approach consists in the design of waveguides with a broad phase-matching bandwidth. In the case of frequency difference generation at ~ 5 mM, such broadening is pursued both in active and passive waveguides, through two different techniques. The former technique, based on the exploitation of laser gain in AlGaAs waveguides, leads to a factor-30 bandwidth enhancement. The latter, based on the detailed spectral tayloring of the modal dispersion curves, predicts a factor-3 broadening. The third approach consists in the experimental demonstration of parametric fluorescence at ~ 2 mM in oxidized AlGaAs/AlAs waveguides. These preliminary results have paved the way for more recent achievements (parametric fluorescence with gain coefficient g ~ 0. 4 cm-̂1). This work is a contribution towards an AlGaAs integrated optical parametric oscillator

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Liu, Yan. "Homogénéisation à toute fréquence et optique transformationnelle dans des milieux bi-anisotropes." Ecole centrale de Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDM0011.

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Lemieux, Jean-François. "Contrôle de la fréquence d'émission de lasers à semi-conducteur par rétroaction optique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0001/MQ44673.pdf.

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Narbonneau, François. "Dissémination ultra-stable d'étalons de fréquence par fibre optique du réseau télécom métropolitain." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1E004.

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Abstract:

Pour des applications liées à la métrologie temps-fréquence comme pour les mesures de physique fondamentale, l'utilisation d'oscillateurs bas bruit et de haute stabilité est essentielle. La mise en oeuvre et le coût d'exploitation de tels oscillateurs sont tels qu'ils restent inaccessibles pour la plupart des utilisateurs. Actuellement, les comparaisons d'horloges à distance sont effectuées soit par GPS, soit par satellite de télécommunications. Les comparaisons sont limitées en stabilité relative à quelques 10-15 sur la journée, donc insuffisantes pour les performances ultimes des étalons atomiques micro-ondes et a fortiori pour les horloges optiques. Profitant de la redondance du réseau fibré de télécommunication métropolitain, nous avons développé un dispositif de dissémination de références de fréquence par fibres optiques. Ce dispositif est complété par un système actif électronique permettant la compensation du bruit de phase ajoutées lors du transfert sur fibre (vibrations mécaniques, fluctuations thermiques. . . ). Ainsi, nous avons démontré la possibilité de transférer un signal de référence à 1 GHz, par modulation d'amplitude d'une porteuse optique à 1,55 microns, avec des instabilités relatives de fréquence de 2 à 3x10-15 pour une seconde de temps d'intégration et quelques 10-18 sur la journée, sur 86 km (quelques 10-14 sur environ 200 km). Il est alors possible de comparer des fontaines atomiques de performances égales à celle du SYRTE sur quelques centaines de kilomètres. Une méthode "tout optique" a pour but de transférer directement une référence optique sur des distances de 1000 km pour la comparaison d'horloges optiques et constituer un réseau européen.

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Bernerd, Cyril. "Génération d'ondes TeraHertz par Différence de Fréquence." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT061/document.

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Abstract:

Le domaine des ondes TeraHertz (THz) s’étend de l’infrarouge lointain (15 μm / 20 THz) aux ondes radios (3000 μm / 0.1 THz). La couverture spectrale des sources actuelles, qu’elles soient thermique (lampes à mercure…), électronique (diode Gunn…) ou optique (laser, antennes…), ne permet pas de répondre à l’ensemble des applications en spectroscopie et en imagerie. Une alternative à ces sources est l’optique non linéaire paramétrique, qui permet de générer des ondes THz à partir du processus de Différence de Fréquences (DFG), et qui consiste à injecter un ou deux lasers dans un cristal non linéaire. Afin de couvrir au mieux le très large domaine THz, il est nécessaire de déterminer un ensemble de cristaux dont les propriétés optiques permettent de générer ces ondes avec de forts rendements de conversion.Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse décrit l’étude de ces propriétés pour un ensemble de cristaux non linéaires, ainsi que des résultats expérimentaux de génération THz à partir de la DFG entre deux lasers monochromatiques en régime nanoseconde et picoseconde, ou entre deux composantes de Fourier au sein d’une impulsion laser femtoseconde. Nous avons sélectionné vingt nouveaux cristaux jamais étudiés dans le domaine THz auparavant, ainsi que le nouveau cristal organique de BNA. Nous avons mesuré leurs spectres de transmission du visible au THz, ainsi que les propriétés optiques non linéaires incluant les conditions d’accord de phase et le rendement de conversion
THz-waves extend from the far InfraRed (15 μm – 20 THz) to radio waves (3000 μm – 0.1 THz). Current sources based on thermal (Mercury lamps…), electronics (Gunn diode...) or optics (laser, antennas…) technologies can’t cover this wide spectral range for applications in spectroscopy and imaging. An alternative is provided by parametric nonlinear optics, which leads to the generation of THz waves from Difference Frequency Generation (DFG) by injecting one or two lasers in a nonlinear crystal. To better cover the wide THz domain, it is necessary to determine nonlinear crystals with optical properties leading to the generation of such waves with high conversion efficiencies.This PhD thesis is devoted to the study of these properties for a panel of nonlinear crystals, along with experimental results of THz generation from DFG between two monochromatic lasers in the nanosecond and picosecond regimes, or between two Fourier components within a femtosecond laser. We selected twenty new crystals never studied before in the THz domain, along with the organic crystal of BNA. We measured their transmission spectra from visible to THz, and their nonlinear properties including phase-matching conditions and conversion efficiency

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Monsterleet, Aymeric. "Etude des architectures optiques pour la génération de formes d'ondes électriques arbitraires pour applications radar." Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112283.

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Abstract:

L'analyse du domaine des générateurs de signaux électriques de formes d'ondes (FO) arbitraires montre une demande croissante pour des applications militaires en radar ou en guerre électronique. Les solutions actuelles, basées sur des techniques d'électronique numérique et analogique sont limitées par la dynamique d'amplitude des convertisseurs numérique/analogique (CNA) et par la difficulté à réjecter les fréquences images inhérentes aux processus de mélange non-linéaire dans les composants hyperfréquences analogiques. De récentes recherches dans le domaine de la génération optique de FO font état de solutions non limitées par l'électronique pour de nombreuses applications de génération de signaux large bande, mais aucune ne permet à notre connaissance d'atteindre la résolution en fréquence suffisante pour simuler des FO de signatures Doppler de cibles radar. Typiquement une signature Doppler de cibles radar comporte des fréquences s'étendant de quelques hertz jusqu'à plusieurs dizaines de kilohertz autour de la fréquence centrale de fonctionnement du radar. De plus, pour être réalistes, ces signatures Doppler doivent être précisément définies en phase et en amplitude. Nous soutenons la thèse de la génération optique de FO électriques arbitraires permettant de générer des signaux radar complexes de signature Doppler de cibles. Nous mettons aussi en avant l'avantage de pouvoir générer de telles FO sur porteuse optique. Ainsi le signal de FO peut être distribué ou retardé par propagation dans une fibre optique ce qui constitue une qualité essentielle pour les applications de guerre électronique.

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Galmes, Batiste. "Manipulation et propagation de photons intriqués en fréquence et étude des marches aléatoires en fréquence." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2011/document.

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Abstract:

Ce manuscrit de thèse s’intéresse à l’étude théorique et à l’observation d’effets quantiques résultantde la manipulation de photons en fréquence. Ainsi nous rapportons une expérience d’interférenceà deux photons, pour laquelle l’intrication et la manipulation des photons survient dans le domainedes fréquences. Nous montrons que cette figure d’interférence est sensible à la dispersion des deuxphotons jumeaux et que ce phénomène peut être compensé de manière non-locale. D’un autre coté,nous étudions la réalisation d’une marche aléatoire quantique établie par la modulation de phase.Nous mettons en évidence un comportement intéressant de ces marches et suggérons un schémaexpérimental
This manuscript deals with a theoretical and experimental study of quantum effects taking place inthe frequency domain. On one side, we report a two photons interference experiment, where both theentanglement of the photons and their manipulation take place in the frequency domain. We showthat this interference pattern is sensitive to the dispersion of both photons and allows us to perform anonlocal dispersion cancellation. On the other side we study the implementation of a quantum walkbased on the phase modulation. We predict an interesting behavior of these quantum walks andsuggest a physical implementation

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Rougemont, Frédéric de. "Interactions non linéaires intracavité : diffusion raman stimulée et mélange à quatre ondes quasidégénérées en fréquence." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112102.

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Abstract:

Diffusion Raman stimulée intra cavité: mise en vente d'un dispositif de compression temporelle d'impulsion laser nanoseconde. Taux de compression de 10. Génération d'impulsions courtes et intenses dans l'infrarouge. - mélange à 4 ondes quasi dégénérées en fréquence intra cavité: utilisation de verre dope au semi-conducteur cassé. Il est possible de décrire un semi-conducteur en interaction avec le champ électromagnétique par un ensemble de systèmes à 2 niveaux identiques. L'application de cette équivalence au calcul de la réflectivité conjuguée a permis de rendre compte des résultats expérimentaux

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Cliche, Jean-François. "Réalisation et caractérisation de composants d'un système de communication optique à multiplexage en fréquence." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0003/NQ39343.pdf.

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Dherbecourt, Pascal. "Etude et réalisation d'un générateur d'onde optique modulée en amplitude à très haute fréquence." Rouen, 2002. http://www.theses.fr/2002ROUES031.

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Abstract:

L'originalité de ce travail réside dans l'obtention d'une fréquence de modulation de l'onde optique ajustable jusqu'à 275 GHz par couplage de deux lasers 1550 nm. L'influence de la largeur de raie des lasers sur la pureté spectrale du signal généré dans une photodiode rapide est étudié. La mesure des propriétés spectrales des sources et le montage expérimental sont décrits. Le signal généré par la photodiode est contrôlé par analyseur de spectre radio-fréquence jusqu'à 60 GHz. Notre laboratoire a mis au point un banc de fusion étirage par laser CO2 permettant la réalisation de divers composants optiques tout-fibre. Etudier leur comportement, lorsqu'ils sont soumis à une variation rapide de l'amplitude du signal les traversant, constitue une nouvelle approche apportant des données utiles concernant leur bande passante à haut débit. Des mesures de bande passante de photodiodes rapides et de composants optiques tout-fibre dédiés aux systèmes de communications sont présentées
The originality of this work is to build a source for the generation of an amplitude modulated optical wave up to 275 GHz using heterodyning of two 1550 nm DFB lasers. We carry out a study concerning the lasers spectral width influence on the spectral purity of the signal generated in a fast photodiode. The experimental setup is described, as well as characterization of the two lasers spectral width. Photodiode signal is controled by a radio-frequency spectrum analyser up to 60 GHz. Our laboratory has developed an experimental fusion setup by CO2 laser that enables the realization of numerous fiber optical components. We developed a new approach by characterizing their behavior under a fast variation of the input powwer, so as to get valuable information concerning their high rate bandwidth. Photodiode and optical components bandwidth measurements are presented and discussed

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Fouassier, Élise. "Analyse haute fréquence de l'équation de Helmholtz avec terme source." Rennes 1, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00080011.

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Abstract:

Nous étudions la limite haute fréquence de l'équation de Helmholtz avec terme source dans le cas où la fréquence des oscillations dues à la source est identique à celle des modes propres de l'opérateur de Helmholtz qui régit la propagation des ondes, de sorte que des intéractions résonantes peuvent se produire. Nous quantifions le transport asymptotique de l'énergie via l'utilisation des mesures de Wigner (ou mesures semi-classiques). Nos résultats concernent deux cadres d'étude : le cas de deux sources quasi-ponctuelles (pour lequel nous nous limitons à un indice de réfraction constant), et le cas d'un indice de réfraction discontinu le long d'une interface séparant deux milieux inhomogènes non bornés. Dans les deux cas, nous montrons que, sous des hypothèses géométriques appropriées, la mesure de Wigner est l'intégrale le long des rayons de l'optique géométrique et jusqu'en temps infini, d'une source d'énergie qui mesure les intéractions résonantes entre la source et la solution.

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Alshikh, Khalil Mohammad. "Réalisation en optique intégrée sur verre d'un doubleur de fréquence et d'un amplificateur paramétrique utilisant un polymère non linéaire." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0086.

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Abstract:

Ce memoire de these presente une etude theorique et experimentale d'une configuration originale pour la generation de second harmonique et l'amplification parametrique optique dans des guides d'ondes. Nous avons imagine et realise une structure planaire hybride organique/inorganique qui nous permet de realiser l'accord de phase entre des modes guidees d'ordres differents sans qu'il soit necessaire d'introduire une quelconque modulation periodique comme c'est souvent le cas. La structure est donc simple a realiser et de bonne qualite optique. Un polymere non lineaire est depose sur un substrat de verre prealablement modifie en surface par la technique de l'echange d'ions. L'accord de phase intermodal est obtenu entre le mode tm 0 fondamental et un mode tm 1 ou tm 2 harmonique. Nous avons obtenu une efficacite de conversion dans le deuxieme harmonique de = 4. 510 5%/w/cm. La longueur d'onde peut etre accordee sur une large plage en ajustant le temps de diffusion et l'epaisseur de la couche de polymere. L'amplification parametrique optique effective a ete experimentalement obtenue pour une pompe a 532 nm et un signal a 0. 814m. Un gain optique interne de 1db a ete obtenu apres propagation sur 5mm, avec une puissance de pompe de 15kw/mm. Il s'agit la d'un resultat marquant - c'est la premiere fois que l'amplification parametrique optique est observee experimentalement dans un guide polymere - qui montre l'interet de ce type de structure.

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Aubert, Nicolas. "Étude de lasers microchips pompés par diode, doublés et triplés en fréquence en intracavité." Rennes 1, 2009. http://www.theses.fr/2009REN1E003.

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Abstract:

De nombreuses applications comme la microscopie confocale, la cytométrie en flux, le tri cellulaire, la création de master CD et l’inspection des semiconducteurs requièrent l’utilisation de sources lasers émettant en continu dans l’ultraviolet aux alentours des 355 nm. Les lasers à gaz (Ar, Kr, He/Cd) furent parmis les premiers à émettre dans l’ultraviolet et dominent le marché depuis plusieurs décennies car ils représentent la seule solution pour obtenir une source de rayonnement ultraviolet continue. Néanmoins, ces lasers souffrent d’inconvénients rédhibitoires pour la plupart des applications : ils sont peu efficaces (0,01%), encombrants et requièrent un système de refroidissement performant. La technique de triplement de fréquence en intracavité a largement été utilisée pour améliorer la puissance de lasers passivement déclenchés et de lasers à blocage de mode. Cependant cette technique n’a jamais permis d’obtenir de lasers pompés par diode (DPSS) efficace. Une solution est l’utilisation d’une cavité laser monolithique. Les avantages liés à cette solution sont la simplicité de la conception, la robustesse, la compacité, l'efficacité. Les cavités lasers monolithiques sont obtenues en contactant optiquement les cristaux qui composent la cavité laser. Dans cette thèse, nous présentons pour la première fois une caractérisation d'un laser DPSS émettant en continu à 355 nm. Nous démontrons la possibilité d'obtenir jusqu'à 30 mW à 355 nm. Nous avons également démontrer la possibilité de contrôler la puissance du laser dans une gamme de puissance comprise entre 10 et 15 mW avec une dynamique non bruitée (bruit <1% rms) en agissant sur les températures des cristaux.

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Barbier, Denis. "Optimisation d'un capteur interférométrique à fibres optiques pour la détection de champ magnétique basse fréquence : intégration du dispositif." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0043.

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Abstract:

Cette etude avait pour but d'ameliorer nos connaissances sur les capteurs interferometriques a fibres optiques, de type mach zehnder, et, a terme, de realiser un magnetometre. Dans un premier temps, nous avons mis en evidence les points faibles d'un tel interferometre: evolution de la phase avec les variations de temperature, extreme sensibilite aux vibrations mecaniques et aux fluctuations de longueurs d'ondes de la source. Dans un deuxieme temps, nous avons cherche a eliminer ces problemes. Pour cela, nous avons mis au point un systeme de contre reaction active sur la phase, qui compense les effets de la temperature, puis nous avons etudie et realise des coupleurs a l'aide d'une technologie d'optique integree sur silicium, dont l'utilisation a reduit, de facon spectaculaire, l'influence des vibrations mecaniques. Nous avons, par ailleurs, travaille sur la stabilisation en longueur d'onde du laser semi-conducteur. La sensibilite aux champs magnetiques continus est obtenue, par insertion d'un element magnetostrictif sur l'un des bras de l'interferometre. Grace a une interaction adequate fibre-materiau, une utilisation astucieuse de la non linearite des phenomenes magnetostrictifs et par la mise en place d'un systeme de contre reaction sur le champ magnetique, de facon a effectuer une mesure de zero en champ, nous avons obtenu un senseur magnetique, dont la resolution est de: 11 nanotesla par racine de hertz pour un metre d'interaction fibre-materiau; cela correspond a une dynamique de mesure en champ de 40 decibels. Notre dispositif etant stable sur des durees superieures a une heure

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Mertens, Maxime. "Somme de fréquence sélective en mode pour l'imagerie infrarouge." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS126.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans la continuité de recherches menées précédemment à Thales et au Laboratoire Kastler Brossel. L'idée principale est d'améliorer la sensibilité de détection en convertissant par somme de fréquences les images infrarouges en images visibles, pour lesquelles les détecteurs sont plus performants. Deux axes de recherches sont approfondis dans ce manuscrit. Le premier concerne l'étude d'un imageur à somme de fréquences propice à la conversion d'un grand nombre de modes spatiaux, le but étant d'obtenir en sortie du système des images fidèles et détaillées d'un objet cible, par exemple utiles pour des applications d'imagerie active pour la défense. Le deuxième axe concerne l'estimation de la séparation entre deux points sources incohérents en utilisant la somme de fréquences. Il a été récemment montré que la mesure en intensité des coefficients de projection sur une base de modes spatiaux bien choisie permet d'obtenir des précisions optimales, bien meilleures en comparaison à l'imagerie directe. Ce défi est courant en astronomie, par exemple quand il s'agit d'imager des systèmes d'étoiles binaires. Pour répondre à ces deux objectifs, l'étude de l'impact du profil transverse du laser de pompe est exploitée. Un modèle numérique permet de concevoir, de caractériser et d'optimiser les architectures de ces systèmes, notamment grâce au calcul du nombre de Schmidt. Cela a permis de mettre en place deux séries d'expériences. L'une exploite les effets de l'utilisation d'un faisceau de pompe flat-top pour l'imagerie multimode, cohérente et incohérente. L'autre s'appuie sur un faisceau de pompe mis en forme sur la base de Hermite-Gauss pour la projection du champ incident sur la même base spatiale. Le principe de cette dernière expérience est repris ensuite pour estimer expérimentalement la séparation de deux points sources incohérents 30 fois en dessous du critère de Rayleigh
The following work builds upon previous research conducted at Thales and Laboratoire Kastler Brossel. The primary idea is to enhance detection sensitivity through sum frequency generation (SFG), by converting infrared images into the visible where detectors are more efficient. Two research routes are explored in this manuscript. The first one involves the development of a SFG imager suited to convert a large number of spatial modes, aiming to obtain faithful and detailed images of a target object, for example useful for active imaging applications in defense. The second path deals with the estimation of separation between two incoherent point sources using sum frequency. It has recently been shown that intensity measurement of projection coefficients onto a well-chosen spatial mode basis yields optimal precision, significantly surpassing direct imaging. This challenge is frequent in astronomy when imaging binary star systems. To address these two objectives, the study of the spatial degree of freedom of the pump laser is valorized. A numerical model enables to design, characterize, and optimize the architectures of these systems, notably through the calculation of the Schmidt number. This has led to the implementation of two series of experiments. One exploits the effect of using a flat-top pump beam for multimode, coherent and incoherent imaging. The other relies on a pump beam shaped on the Hermite-Gaussian mode basis to project the incident field onto the same spatial basis. The principle of the latter experiment is subsequently used to experimentally estimate the separation of two incoherent point sources 30 times below the Rayleigh criterion

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Delattre, Frédéric. "Analyse des fonctions de transfert en moyenne et haute fréquence par lissage fréquentiel." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0042.

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Abstract:

Une nouvelle approche de la vibration des treillis de poutres, excités ponctuellement et sinusoïdalement est étudiée et développée dans le domaine des moyennes fréquences. La fonction de transfert est lissée dans une hypothèse de milieu semi-infini : négliger la propagation des ondes réfléchies dans les treillis supprime son comportement modal. La propagation des ondes directes introduit La notion de chemin structural direct entre excitation ponctuelle et le nœud de réponse. La moyenne géométrique s'avère être très étroitement liée au lissage effectué grâce à sa définition par le cepstre. Une méthodologie de lissage naturel fréquentiel de fonctions de transfert mesurées est proposée utilisant le cepstre comme opérateur de traitement des échos
In the analysis of sinus excited beam trusses, a new method in the medium and high frequency range is studied. The frequency function is smoothed by the use of semi-infinite media hypothesis : modal behaviour is forgotten thanks to the suppress of return waves in the truss; the direct wave propagation is kept according to the concept of direct structural paths from the excitation node to the response nod; geometric mean appears to be strictly linked to this frequency smoothing method through the filtering of the energy cepstra. A method of natural smoothing of measurement frequency functions is proposed by the use of the energy cepstra

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Favier, Maxime. "Horloge à réseau optique de mercure : spectroscopie haute-résolution et comparaison d'étalons de fréquence ultra-précis." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066598/document.

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Abstract:

L’objet de cette thèse est le développement d’un standard de fréquence optique base sur l’atome de mercure 199Hg piégé dans un réseau optique. Je présenterai le dispositif expérimental et les améliorations apportées au cours de la thèse qui ont permis d’effectuer la spectroscopie de la transition doublement interdite 1S0 – 3P0 du mercure dans le domaine ultraviolet avec une résolution de l’ordre du Hz. Une telle résolution nous a permis de mener une étude approfondie des effets physiques affectant la fréquence de la transition d’horloge. Cette étude a permis un gain d’un facteur 60 sur la connaissance de la fréquence de la transition d’horloge, et de pousser l’incertitude au-delà de la réalisation de la seconde si par les étalons de fréquence basés sur le césium. Enfin je présenterai les résultats de plusieurs campagnes de comparaison entre notre étalon au mercure et d’autres horloges de très haute précision fonctionnant dans le domaine optique ainsi que dans le domaine micro-onde
This thesis presents the development of a high-accuracy optical frequency standard based on neutral mercury 199Hg atoms trapped in an optical lattice.I will present the experimental setup and the improvements that were made during this thesis, which have allowed us to perform spectroscopy on the doubly forbidden 1S0 - 3P0 mercury clock transition with Hz level resolution. With such a resolution, we have been able to conduct an in-depth study of the physical effects affecting the clock transition. This study represents a factor 60 in accuracy on the knowledge of the clock transitions frequency, pushing the accuracy below the current realization of the si second by the best cesium atomic fountains. Finally, i will present the results of several comparison campaigns between the mercury clock and other state-of-the-art frequency standards, both in the optical and in the microwave domain

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Nez, François. "Chaîne de Fréquence optique pour mesurer les transitions 2S-8S/8D dans l'atome d'hydrogène , Mesure de la constante de Rydberg en unité de fréquence." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011890.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est la construction d'une chaîne de fréquences pour comparer les fréquences de l'atome d'hydrogène à celle d'un laser He-Ne. stabilisé sur l'iode à 633 nm. Le schéma de la chaîne tire profit de la quasi-coïncidence (à 89 GHz) entre la fréquence d'excitation à deux photons des transitions 2S→8S/D à 778 nm et la différence en fréquence du laser étalon à 633 nm et du laser He-Ne-étalon stabilisé sur le méthane à 3,39 μm. On utilise deux lasers titane-saphir construits au laboratoire, l'un pour l'excitation des transitions atomiques (TS1), l'autre pour la mesure de fréquence (TS2). On réalise, dans un cristal de LiIO3, le mélange des radiations à 778 nm (TS2) et 3,39 μm provenant d'un laser He-Ne auxiliaire construit au laboratoire. La fréquence du.faisceau ainsi synthétisé à 633 nm-est déterminée par battement avec le laser étalon stabilisé sur l'iode. Un battement entre les deux lasers He-Ne (3,39 μm) donne la fréquence du laser He-Ne auxiliaire. La mesure de la fréquence du laser TS1 à partir de celle de TS2 nécessite une source micro-onde à 89 GHz et un dispositif permettant de réaliser le mélange des trois fréquences et la détection du battement obtenu à basse fréquence. La fréquence de la diode Gunn à 89 GHz est déterminée à l'aide d'une chaîne de multiplication de fréquence d'un quartz ultrastable à 90 MHz. Après des essais avec des diodes MIM, nous avons pris une diode Schottky comme dispositif de mélange et de détection. Par cette méthode, nous avons relié pour la première fois une fréquence optique de l'atome d'hydrogène à l'horloge à césium sans utiliser l'interférométrie. Nous en avons déduit la constante de Rydberg qui est le facteur d'échelle des niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène. On ajuste la valeur de cette constante pour faire coïncider les fréquences expérimentales et théoriques. La nouvelle valeur ainsi obtenue est : R∞ = 109 737,315 683 4 (24) cm-1 L'incertitude sur cette valeur est de 2,2 10^-11. Elle approche celle des calculs d'électrodynamique quantique donnant les valeurs théoriques des niveaux d'énergie. Ce résultat, qui est le plus précis à l'heure actuelle, est en bon accord avec celui obtenu à Münich en 1992 sur les transitions 1S-2S et 2S-4D.

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Kuyumjyan, Grigor. "Condensation de Bose-Einstein multiple dans les modes d’ordre supérieurs d’une cavité optique bi-fréquence." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0877/document.

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Abstract:

Les gaz quantiques dégénérés des atomes neutres sont d’excellentssystèmes avec les applications importantes dans les études de la physique à plusieurs corps, de la matière condensée, de la mesure de haute précision et de l'information quantique. Dans cette thèse, nous démontrons la production des condensats de Bose-Einstein de 87Rb dans les différents modes transverses de la cavité qui a une configuration en papillon (bow-tie cavity). La cavité est résonante à deux longueurs d'onde, 1560 nm et 780 nm. Nous utilisons la radiation à 1560 nm, une longueur d'onde accessible dans la télécommunication (bande C) pour obtenir le condensat de Bose-Einstein dans un piège dipolaire intra-cavité. La cavité optique permet de réaliser un piège dipolaire profond à partir d'une source optique à puissance modérée (3W), grâce à l'amplification de la puissance au sein du résonateur. Les modes non dégénérés du résonateur permettent d'obtenir de multiples condensats dans les modes transverses supérieurs. Comme exemples représentatifs, nous avons réalisé le condensat de Bose-Einstein dans le mode fondamental et le mode TEM01 de la cavité. L'utilisation de ces modes nous permet d'avoir un et deux puits de potentiels pour le piégeage où l'échantillon atomique ultra-froid est couplé au mode du résonateur. En contrôlant la puissance relative entre le mode fondamental et les modes transverses supérieurs (TEM01, TEM10), nous arrivons à réaliser la division et la recombinaison d’un 'ensemble atomique ultra-froid. De plus, dans ce manuscrit nous présentons le développementd'un système d'asservissement autour de la cavité optique qui nous permet d'obtenir les deux radiations asservies sur le résonateur ainsi que la stabilisation de la longueur de la cavité sur les atomes de rubidium. La deuxième longueur d'onde provient du faisceau à 1560 nm après le doublage de fréquence. Par la suite, les deux longueurs d'onde sont asservies sur la cavité par la technique de Pound-Drever-Hall. Une partie du composant doublé en fréquence est comparée en fréquence avec un laser à 780 nm asservi sur les atomes de rubidium par la technique de battement optique. Ensuite, le signal de battement est converti par un synthétiseur de fréquence et est envoyé vers le contrôleur de transducteur piézo-électrique de la cavité via un régulateur PI pour éviter la dérive à long terme liée aux fluctuations de la température. La résonance à 780 nm sera utilisée comme faisceau de sonde intra-cavité. Cela nous permettra de réaliser une mesure quantique non-destructive et de générer des états comprimés de spins induits par cette mesure
Quantum degenerate gases of neutral atoms are excellent systems with important applications in the study of many body quantum physics, condensed matter physics, precision measurements, and quantum information processing. In this thesis we demonstrate the creation of 87Rb Bose-Einstein condensates (BECs) in different transverse modes of a bow-tie cavity. The cavity resonant at two wavelengths, 1560 and 780 nm. We are using the radiation 1560 nm accessible in telecom (C band) to create BEC in the cavity enhanced optical dipole trap with only 3 W of optical power from the source. The non-degenerate cavity modes enable the creation of arrays of BECs in the higher transverse modes. As representative examples we realize the BEC in the fundamental TEM00 and the TEM01 mode of the cavity which are the single well and double well trapping configuration with ultra-cold atomic simple well coupled to the cavity modes. By controlling the relative power between the fundamental and the higher transverses cavity modes (TEM01, TEM10), splitting and merging of ultra-cold atomic ensemble is shown. Moreover, in this manuscript we present the development of a lock system around the optical cavity which allows us to obtain both radiations locked to the cavity as well as the lengthe of the optical resonator is referenced on the rubidium atoms. The second wavelength is derived from 1560 nm beam by frequency doubling and then both radiations are locked to the cavity by Pound-Drever-Hall technique. One part of the frequency doubled 780 nm is referenced to an independent 780 nm laser locked on the rubidium atoms. The beat signal between these two lasers is frequency synthesized and through the PI controller is sent to the piezo-electric transducer driver to avoid long-term drifts of the cavity due to temperature fluctuations. The cavity resonance at 780 nm will be used as a probe beam for cavity aided quantum non-demolition measurements to generate measurement induced spin squeezed states

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Bourezzou, Mourad. "Caractérisation de nouveaux borates pour le doublage de fréquence aux longueurs d'ondes VUV : endommagement optique." Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064157.

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Abstract:

Le sujet de la thèse initié dans le cadre de l'ANR UV-Borate s'inclut dans le projet UV-Conversion labellisée par 2 pôles de compétitivité (Matériala - Lorraine - et Route des lasers - Aquitaine -) soumis à l'ANR en 2011. Les études se portent particulièrement sur les borates YxLaySc4-(x+y)(BO3)4 (LYSB) et YAl3(BO3)4 (YAB), cristaux Optiques Non Linéaires (ONL) possédant la même structure cristallographique (R32). La croissance de ces cristaux est effectuée par les collaborateurs industriels et universitaires de l'ANR. Ces deux matériaux présentent en effet des possibilités de conversion de fréquence jusqu'à des longueurs d'onde λ < 300 nm, de plus une non hygroscopicité procure une plus grande durée de vie des échantillons et par conséquent un net intérêt pour les applications industrielles. L'endommagement laser étant lié à l'absorption et ainsi, en partie, aux impuretés, une étude de la qualité cristalline et de l'homogénéité de nos cristaux a été effectuée. Les résultats ont permis de relier des défauts de structure (dislocations et etch pits) à la croissance de la maille rhomboédrique via des caractérisations par ombre portée (Photography Schlieren) et par attaque chimique suivi d'une observation par microscopie optique, MEB et MFA. Par ailleurs, des études théoriques et expérimentales d'accord de phase (détermination de θ et φ) lors de conversions de type I principalement ont été réalisées sur les cristaux de YAB, LYSB ainsi que sur des cristaux de référence tel que β-BaB2O4 (β-BBO). L'aspect de l'endommagement laser dans les matériaux ONL a été abordé dans les locaux de l'Institut Fresnel de Marseille au sein de l'équipe Interaction Laser Matière (ILM) sur des échantillons de Li2B4O7 (LTB). L'équipe a effectivement développé un dispositif de mesure de la probabilité d'endommagement laser et de mesure de tenue du seuil d'endommagement laser des matériaux optiques. Par ailleurs, un effort a été mené dans la conception d'un dispositif de mesure de la transmission optique et absorption à température ambiante et aux basses températures afin de révéler des défauts absorbants. Des premiers résultats ont été obtenus et discutés sur des échantillons de β-BBO et LYSB.

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Didier, Alexandre. "Développement de cavités Fabry-Perot ultra-stables pour références de fréquence optique de nouvelle génération." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2016/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le développement de références de fréquence optique, ou lasers ultra-stables. Ceux-ci sont obtenus en asservissant la fréquence d’un laser sur une cavité Fabry-Perot de haute finesse. Un premier laser est asservi sur une cavité commerciale en verre ULE et une stabilité relative de fréquence de 1; 9x 10-15 est obtenue à1 s. Ce signal optique est transféré dans le domaine des fréquences micro-ondes par un laser femto-seconde.Le signal obtenu à10 GHz dispose d’un bruit de phase de -104 dBc=Hz à1 Hz. Dans un second temps, une cavité ultra-compacte de 25 mm est développée. Des simulations par éléments finispoussées ont conduit à la fabrication d’une nouvelle géométrie de cavité, dotée de coefficients de sensibilité accélérométriques simulés inférieurs à10-12=(m=s2) selon toutes les directions. Une enceinte à vide compacte, munie d’un banc optique embarqué, a été réalisée de façon à limiter le volume du système complet à environ 40 L. Enfin, une cavité cryogénique en silicium a été conçue. Régulée à une température de 17 K, elle sera limitée par son bruit thermique à un palier de stabilité relative de fréquence de 3x10-17. Un cryogénérateur à faibles vibrations est utilisé pour atteindre cette température. Des modélisations par éléments finis de la cavité ont permis d’obtenir une sensibilité accélérométrique simulée de 4:5 x10-12=(m=s2)
The work described in this document deals with optical frequency references, or ultrastable lasers. They are obtained from the frequency locking of a laser on a high finesse Fabry-Perot cavity. A first laser is stabilized on a commercial ULE Fabry-Perot cavity and exhibits a 1:9 x10-15 fractional frequency instability at 1 s. A femtosecond laser is phased lock to this ultrastable laser and allows generating an ultra-pure microwave signal. At 10 GHz, the signal exhibits a -104 dBc/Hz phase noise at 1 Hz. In a second project, we design a 25 mm ultra-compact cavity. Extensive finite element modeling led to a new spacer geometry, with simulated acceleration sensitivities below 10-12=(m=s2) in all directions. A compact vacuum chamber with embedded optical set-up has been developed to reduce the size of the system. Finally, a cryogenic silicon cavity has been designed. It will be cooled down to 17 K. At this temperature, its thermal noise would limit its fractional frequency instability to3 x 10-17. A low vibration cryogenerator is used to reach this temperature. Finite element modeling led to 4:5x 10-12=(m=s2) acceleration sensitivity

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Duport, François. "Etude et réalisation d'un composant à base de polymère éléctro-optique pour la conversion de signal du domaine optique vers le domaine hyperfréquence." Cachan, Ecole normale supérieure, 2008. http://www.theses.fr/2008DENS0030.

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Abstract:

Cette thèse présente l’étude et la réalisation d'un composant à base de polymère électro optique pour la conversion de signal du domaine optique vers le domaine hyperfréquence. Le principe physique mis en œuvre dans le composant est celui du mélange à trois ondes, ce mélange ayant lieu dans un polymère non linéaire (électro-optique). Après une introduction présentant brièvement les applications possibles pour un tel composant et les technologies concurrentes, les bases des principes physiques mis en œuvre dans le composant sont présentées. Les différents matériaux qui constituent le composant sont étudiés dans le domaine quasi-statique, le domaine hyperfréquence, et dans le domaine optique. Un choix des matériaux pour la réalisation est alors opéré. Le dimensionnement du composant est ensuite présenté. La structure retenue est similaire à celle d’un modulateur de phase optique : un guide optique enterré sert de diélectrique à une ligne microruban en charge de récupérer le signal hyperfréquence généré dans le polymère électro optique. La fabrication du composant est détaillée, en décrivant chaque étape. Les composants réalisés sont alors testés. Même si le principe physique que nous avons cherché à mettre en œuvre pour réaliser la conversion de fréquence est validé par le bon fonctionnement des composants de test en modulation, les mesures en génération de signal hyperfréquence sont très difficilement reproductibles. Aux fréquences auxquelles nous avons travaillé (inférieures à 40 GHz), le rendement de la conversion est trop faible (de l’ordre de -100 dB). De tels composants pour la conversion de fréquence du domaine optique vers le domaine hyperfréquence doivent être envisagés pour des fréquences de travail bien plus élevées (de l’ordre du térahertz)
This thesis presents the study and design of an optic to High Frequency converter made of electro optic polymers and base on a travelling wave configuration. The three waves mixing phenomenon is used in the non linear polymer in order to realise the frequency down conversion. After a brief introduction to the main possible uses and rival technologies, the physical principles used in the converter are presented. The different materials forming the converter are studied in the quasi-static field, in the HF field and in the optical field, so as to choose the appropriate materials for the fabrication. The design and after the fabrication of the device are presented. Measurements are done with the realised samples. Even if the modulation tests show that the tree wave mixing operate inside the device, it was very difficult to realise repeatable tests for the optic to HF down conversion due to the performance of the down conversion (about -100 dB) at this frequencies (lower than 40 GHz). An increase in the targeted HF frequency has to be done (around the terahertz)

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Westergaard, Philip Grabow. "Horloge à réseau optique au Strontium : en quête de la performance ultime." Paris, Télécom ParisTech, 2010. https://pastel.hal.science/pastel-00560080.

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Abstract:

Ce mémoire présente les dernières avancées de l'horloge à réseau optique à atomes de strontium du LNE-SYRTE, Observatoire de Paris. Après avoir passé en revue les principes généraux des horloges à réseau optique et le fonctionnement de l'horloge, l'accent est mis sur les améliorations qui ont été apportées à l'expérience depuis 2007. Les éléments les plus importants sont une nouvelle cavité ultra-stable de référence pour le laser d'horloge, le développement d'une technique de détection non-destructive, et la construction d'une deuxième horloge à réseau optique de Sr. La cavité ultra-stable est composée d'un spacer ULE et deux miroirs en silice fondue et a montré un niveau de bruit thermique à 6. 5e-16, ce qui la place parmi les meilleures du monde. La détection non-destructive est réalisée par une mesure de phase d'un faisceau sonde de faible intensité qui traverse les atomes placés dans un bras d'un interféromètre Mach-Zender. L'aspect non-destructif permet de recycler les atomes d'un cycle à l'autre et augmente par conséquent le rapport cyclique, ce qui permet d'optimiser la stabilité de l'horloge. Avec ces nouveaux outils la stabilité de fréquence attendue est à 2. 2e-16/tau1/2 pour une séquence optimisée. Les comparaisons les plus récentes entre les deux horloges Sr atteignent un niveau de stabilité de 1e-16} après environ 1000 s, ce qui nous a permis de caractériser les décalages de fréquence liés au réseau avec une précision sans précédent. Ces mesures assurent un contrôle des effets liés au réseau au niveau de 1e-18, même pour des profondeurs de piège aussi grandes que 50 Er
This thesis presents the latest achievements regarding the Sr optical lattice clock experiment at LNE-SYRTE, Observatoire de Paris. After having described the general principles for optical lattice clocks and the operation of the clock in question, the emphasis is put on the features that have been added to the experiment since 2007. The most important new elements are an ultra-stable reference cavity for the clock laser, the development of a non-destructive detection technique, and the construction of a second Sr lattice clock. The ultra-stable cavity is constructed from a ULE spacer and fused silica mirrors and has shown a thermal noise floor at 6. 5e-16, placing it among the best in the world. The non-destructive detection is effectuated by a phase measurement of a weak probe beam that traverses the atoms placed in one arm of a Mach-Zender interferometer. The non-destructive aspect enables a recycling of the atoms from cycle to cycle which consequently increases the duty cycle, allowing for an increase of the stability of the clock. With these new tools the frequency stability is expected to be 2. 2e-6/tau1/2 for an optimized sequence. The most recent comparisons between the two Sr clocks reach an accuracy level of 1e-16 after about 1000 s, and this way we have been able to characterize lattice related frequency shifts with an unprecedented accuracy. The measurements ensure a control of lattice related effects at the 1e-18 level even for trap depths as large as 50 Er

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Ozanam, Cécile. "Oscillateur paramétrique optique en guides d'ondes AlGaAs/A10x." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC226.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la réalisation expérimentale d'un oscillateur paramétrique optique (OPO) en guides d'ondes AlGaAs/A10x. L'insertion de fines couches d'oxyde d'aluminium (A10x) dans un coeur guidant en GaAs à une échelle sub-longueur d'onde permet d'obtenir artificiellement la biréfringence nécessaire pour obtenir une interaction non linéaire efficace entre une onde de pompe TMOO à 1064 nm et des ondes signal et complémentaire TE00 autour de 2128 nm. Après définition d'une cavité optique résonnante pour les ondes signal et complémentaire grâce au dépôt de miroirs diélectriques sur les facettes du guide, le seuil d'oscillation est atteint pour une puissance de pompe de 210 mW. Ce résultat constitue la première démonstration d'un OPO en guide d'ondes semi-conducteur dans le proche infrarouge. Dans un second temps, nous avons cherché à améliorer les performances de ce dispositif en explorant trois pistes. La première a été la réduction des pertes de propagation par un meilleur contrôle de l'étape d'oxydation et par l'insertion de barrières de GaInP de part et d'autre des couches oxydées. Le deuxième axe de développement a été l'utilisation d'une cavité à double passage de la pompe qui a permis de réduire légèrement le seuil d'oscillation. La troisième piste explorée est la protection thermique de l'échantillon par une couche de verre déposée sur les guides d'ondes. Une partie de cette thèse a par ailleurs été consacrée à un dispositif similaire visant à obtenir une radiation cohérente autour de 2000 nm par génération de second harmonique d'un laser à cascade quantique émettant autour de 4500 nm
This PhD work is about the experimental demonstration of an optical parametric oscillator (OPO; in AlGaAs/A10x waveguides. Inserting thin aluminum oxide (A10x) layers in the GaAs guiding core of the waveguide at a sub-wavelength scale allows us to artificially reach the birefringence which is necessary to get an efficient nonlinear interaction between a TMOO pump at 1064 nm and TE00 signal and idler around 2128 nm. After defining an optical signal and idler-resonant cavity by the means of dielectric mirrors, the oscillation threshold is reached with an internai pump power of 210 mW. This result is the first demonstration of a guided-wave semiconductor OPO in the near infrared. In a second part, we tried to improve the performances of this device following three different paths. The first is the reduction of the propagation losses through a better control of the oxidation step and the insertion of GaInP barriers on each side of the oxidized layers. The second development path is a change in the optical cavity configuration : using a double pump pass cavity has enabled us to slightly reduce the oscillation threshold. The third explored path is the thermal protection of the sample with a glass layer deposited on the top of the waveguides. A part of this PhD work has also been devoted to a similar device for the emission of a coherent radiation around 2000 nm by second harmonic generation from a quantum cascade laser emitting around 4500 nm

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Bitard, Hugo. "Mesures de non réciprocités magnéto-électro-optiques par métrologie de fréquence." Toulouse 3, 2013. http://www.theses.fr/2013TOU30147.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de la métrologie de fréquence. Elle a pour objet l'observation d'un effet magnéto-électrique bilinéaire en E et B dans des milieux dilués, encore non observé au début de cette thèse. Nous nous intéressons particulièrement au cas où E et B sont orthogonaux entre eux. Afin de détecter cet effet, nous utilisons une cavité Fabry-Pérot en anneau à 4 miroirs de haute finesse. Un faisceau issu d'un laser infra-rouge est séparé en deux afin de circuler dans deux directions contra-propageantes dans la cavité optique. Celle-ci contient des barreaux délivrant des champs électriques et magnétiques orthogonaux entre eux et également orthogonaux aux vecteurs de propagation des deux faisceaux intra-cavité. L'application de E et B a pour conséquence de modifier la fréquence de résonance de la cavité optique suivant les deux sens de propagation. On parle alors de non réciprocité directionnelle magnéto-électrique, ou encore d'anisotropie directionnelle. Celle-ci a été observée en premier lieu dans de l'Azote à pression atmosphérique, puis dans un cristal d'Er:YAG. Par la suite nous avons modifié le dispositif expérimental initial, notamment en le mettant sous vide, dans le but de mesurer l'effet d'anisotropie directionnelle magnéto-électrique à des pressions sub-atmosphériques. D'autre part, des mesures de polarisations propres de cavités optiques non planes ont également été effectuées afin d'insister sur l'importance de celles-ci pour les mesures de l'effet d'anisotropie directionnelle magnéto-électrique. Il a été réalisé des cavités en nœud papillon, fortement non planes avec une biréfringence en réflexion négligeable, puis des cavités en anneaux, légèrement non planes avec une biréfringence en réflexion non négligeable. Ces dernières sont similaires aux cavités de mesures utilisées pour la détection de l'effet magnéto-électrique étudié
This thesis is in the field of frequency metrology. It relates the observation of a bilinear magneto-electric effect in E and B in dilute media, not yet observed at the beginning of this thesis. We are particularly interested in cases where E and B are mutually orthogonal. To detect this effect, we use a high finesse Fabry-Perot ring cavity with 4 mirrors. A beam emitted by an infrared laser is split into two in order to circulate in two counterpropagating directions inside the optical cavity. This cavity contains rods delivering orthogonal electric and magnetic fields to each other and also orthogonal to the propagation vectors of the two intra-cavity beams. The application of E and B changes the resonant frequencies of the optical cavity for the two directions of propagation. This is called magneto-electric directional anisotropy. This effect was first observed in nitrogen gas at atmospheric pressure and in a followinf experiment in a crystal of Er: YAG. Next we modified the original experimental device, by putting it under vacuum in order to measure the effect of magneto-electric directional anisotropy in gases at sub-atmospheric pressures. Moreover, eigen polarization measurements of non-planar optical cavities have also been made to emphasize the importance of these for measuring the effect of magneto-electric directional anisotropy. It was made using bowtie cavities, highly non-planar with negligible birefringence in reflection, and ring cavities, slightly non-planar with a significant birefringence in reflection. These cavities are similar to the ones used for the detection of the magneto-electric effect studied in this thesis

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Courtillot, Irène. "Première observation de la transition fortement interdite 1SO - 3PO du strontium, pour une horloge optique à atomes piégés." Paris 6, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004039.

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Zumsteg, Cédric. "Spectroscopie ultra haute résolution d’un ion unique de calcium." Aix-Marseille 1, 2010. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00507487.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans un projet visant à réaliser un étalon de fréquence optique à ion unique de calcium confiné dans un piège de Paul. Après avoir passé en revue les différents types d'étalons de fréquence dans le domaine optique actuellement développés (atomes neutres en piège magnéto-optique, atomes neutres dans un réseau optique et ions piégés), l'accent est mis sur le concept d'horloge à ion unique confiné dans un piège radiofréquence. Les notions de piégeage des ions, de refroidissement laser, d'effet systématique et les techniques d'asservissement laser y sont étudiées en détail. Les aspects expérimentaux sont ensuite présentés, en insistant particulièrement sur les deux pièges utilisés au cours des expériences ainsi que sur le protocole expérimental qui détermine le cahier des charges du laser d'horloge. Afin de réaliser un étalon de fréquence optique il faut posséder une source laser dont les propriétés spectrales soient meilleures ou identiques à celle de la transition atomique afin de tirer pleinement profit du facteur de qualité de la transition atomique. L'ensemble des systèmes d'asservissement du laser, lui permettant d'atteindre ces performances, sont décrits. Dans une première partie, l'asservissement du laser sur une cavité Invar de pré-stabilisation est présenté. On peut ainsi atteindre une largeur de raie du laser de l'ordre de 1 kHz. Dans une seconde partie la réalisation et le montage de l'asservissement sur une cavité ULE de haute finesse est détaillé. En utilisant ce dernier étage nous avons estimé la largeur de raie du laser à 120 mHz. Enfin le dernier chapitre est consacré à l'utilisation d'une technique d'optique adaptative afin d'améliorer la qualité des faisceaux laser et ainsi réduire le bruit de fond du système de détection des ions, qui a pour conséquence de dégrader la stabilité du système.

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Chalopin, Benoît. "Optique quantique multimode : des images aux impulsions." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00431648.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse est consacré à l'étude théorique et expérimentale d'oscillateurs paramétriques optiques (OPO) multimodes dans deux régimes: l'optique des images et l'optique des impulsions. On rappelle les outils utilisés habituellement pour décrire et manipuler les états non-classiques de la lumière, en insistant sur l'importance du concept de mode du champ dans sa description quantique, qu'il soit transverse ou longitudinal. On rappelle ensuite les techniques de manipulation des modes transverse (images) et des modes longitudinaux (impulsions) au niveau théorique et expérimental. L'accent est mis sur le rapprochement de ces deux domaines où l'on peut facilement identifier un grand nombre de variables similaires. Un modèle général des OPO multimodes est développé, s'appuyant sur un traitement multimode de la conversion paramétrique dans un cristal non-linéaire d'ordre deux. Ce modèle conduit à des états non-classiques multimodes, intéressants pour l'information quantique, et peut être appliqué aux cas d'un OPO dans une cavité dégénérée pour les modes transverses, et d'un OPO pompé en modes synchrones (SPOPO). Tous ces développements théoriques s'orientent vers plusieurs expériences d'optique multimode décrites dans ce manuscrit. La première est une étude de la transmission et le doublage de fréquence d'images dans une cavité auto-imageante. Deux expériences d'imagerie quantique sont ensuite décrites: l'une conduit à une réduction de bruit multimode dans un OPO au dessus du seuil et la seconde utilise un OPO dans une cavité auto-imageante et permet la production et la caractérisation d'un état trimode sous le seuil de l'OPO. Enfin, on décrit la mise en place expérimentale d'un SPOPO qui conduit à des premiers résultats de réduction de bruit sur un peigne de fréquence.

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Fouassier, Elise. "Analyse haute fréquence de l'équation de Helmholtz avec terme source." Phd thesis, Université Rennes 1, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00080011.

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Abstract:

Nous étudions la limite haute fréquence de l'équation de Helmholtz avec terme source dans le cas où la fréquence des oscillations dues à la source est identique à celle des modes propres de l'opérateur de Helmholtz qui régit la propagation des ondes, de sorte que des intéractions résonantes peuvent se produire. Nous quantifions le transport asymptotique de l'énergie via l'utilisation des mesures de Wigner (ou mesures semi-classiques).
Nos résultats concernent deux cadres d'étude : le cas de deux sources quasi-ponctuelles (pour lequel nous nous limitons à un indice de réfraction constant), et le cas d'un indice de réfraction discontinu le long d'une interface séparant deux milieux inhomogènes non bornés.
Dans les deux cas, nous montrons que, sous des hypothèses géométriques appropriées, la mesure de Wigner est l'intégrale le long des rayons de l'optique géométrique et jusqu'en temps infini, d'une source d'énergie qui mesure les interactions résonantes entre la source et la solution.

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Renault, Amandine. "Étude et réalisation de la pré-amplification d'impulsions à dérive de fréquence par amplification paramétrique optique." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00603579.

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Abstract:

La thématique de recherche de cette thèse est l'amplification paramétrique optique d'impulsions à dérive de fréquence (OPCPA). Il s'agit d'une technique prometteuse pour l'amélioration de la qualité des impulsions laser ultra courtes et intenses, qui vise à remplacer les pré-amplificateurs traditionnels des lasers à base de Saphir dopé au Titane, car elle possède de nombreux avantages vis-à-vis de ceux-ci, parmi lesquels l'absence de rétrécissement spectral par le gain. Depuis quelques années, la technique OPCPA est utilisée dans de nombreux laboratoires français et étrangers, dans des chaînes laser de puissance élevée ou pour la génération d'impulsions ultra-courtes. Lors de cette thèse, les intérêts et les limites expérimentales de cette technique ont été étudiés afin de l'utiliser en tant qu'injecteur pour une chaîne laser de haute intensité. L'amplification paramétrique optique d'impulsions à dérive de fréquence est un phénomène d'optique non linéaire du deuxième ordre qui combine les technologies d'amplification paramétrique et d'amplification d'impulsions à dérive de fréquence. Une source de pompe optique intense et une source signal faible interagissent dans un cristal non linéaire, permettant ainsi l'amplification du signal et s'accompagnant de la génération d'une nouvelle onde dite " complémentaire ". Deux configurations permettant un accord de phase large bande correspondant à des impulsions très courtes ont été étudiés. La première configuration d'amplification paramétrique qui fut développée est non dégénérée et non colinéaire. Les faisceaux signal et pompe sont générés par deux sources laser indépendantes et la synchronisation temporelle entre faisceaux est externe. La deuxième configuration est quasi-dégénérée et quasi-colinéaire. Les faisceaux proviennent d'une même source laser et sont ainsi synchronisés de façon naturelle. La seconde géométrie d'interaction s'est avérée être la plus prometteuse pour les études souhaitées. Son développement fut poursuivi en réalisant un schéma d'amplification hybride dans lequel un amplificateur paramétrique est combiné à un amplificateur à multiples passages traditionnel. Le signal ainsi amplifié est alors re-comprimé temporellement par un ensemble de quatre prismes associés à un filtre acousto-optique à dispersion programmable. La qualité spatiale ainsi que celle du front d'onde de l'impulsion incidente sont conservées pendant l'amplification. Une énergie de 300 µJ et un gain supérieur à 105 ont été obtenus sans réduction de la largeur spectrale des impulsions incidentes. La durée des impulsions obtenue après re-compression temporelle fut de 35 fs. La mise en évidence des verrous technologiques par la réalisation expérimentale d'une telle source va ainsi permettre d'améliorer le dispositif dont les résultats prometteurs démontrent tout l'intérêt d'utiliser ce type de système pour l'amplification d'impulsions laser ultra-courtes.

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Saalaoui, Jad. "TRANSFERT DE FRÉQUENCE DE RÉFÉRENCE MÉTROLOGIQUE PAR FIBRE OPTIQUE : APPLICATION À L' ÉLABORATION D'UNEÉCHELLE DE TEMPS." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011172.

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Abstract:

Ce mémoire présente l'étude et la réalisation d'un lien optique performant assurant le transfert de la stabilité des références de fréquence disponibles sur le site de Besançon.
Dans ce cadre, nous avons développé et testé trois dispositifs d'asservissement qui permettent de corriger les fluctuations de phase des signaux qui transitent dans la fibre optique. Ces trois systèmes sont ensuite comparés en termes de performances, de stabilité et de leurs limitations respectives.
Une des applications concrètes de ce système, consiste à réaliser une horloge composite tirant profit des meilleures stabilités accessibles, utilisant un oscillateur à quartz synchronisé simultanément sur une horloge à césium et un maser à hydrogène. La méthode proposée est originale et est basée sur une boucle à verrouillage de fréquence (FLL).
Enfin, nous avons proposé une réalisation physique d'une échelle de temps en intégrant les données de BIPM dans notre algorithme.

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Saalaoui, Jad. "Transfert de fréquence de référence métrologique par fibre optique : application à l'élaboration d'une échelle de temps." Besançon, 2005. http://www.theses.fr/2005BESA2072.

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Laurent, Philippe. "Stabilisation en fréquence de diodes lasers par couplage optique résonant sur une cavité Fabry-Pérot confocale." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112396.

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Abstract:

Ce mémoire présente les résultats théoriques et expérimentaux obtenus sur l'amélioration spectrale des diodes lasers émettant à 850 nm et 1300 nm. La première étape consiste à amener la diode laser à un fonctionnement monomode ce qui peut être, soit obtenu directement par le principe même de fabrication , soit a posteriori au moyen d'un miroir externe afin de réaliser une deuxième cavité qui sélectionnera un mode particulier. Différents jeux de miroirs de rayons de courbure compris entre 150 et 500 microns ont permis d'obtenir un fonctionnement parfaitement monomode avec des taux de réjection supérieurs à 30 dB. La seconde étape consiste à utiliser ce rayonnement laser monomode pour le coupler à une cavité Fabry-Perot confocale de grande finesse afin de réaliser un asservissement optique de plusieurs centaines de MHz de bande passante. Lorsque la cavité Fabry-Perot est en résonance avec le mode de la diode laser, une faible proportion du faisceau (inférieure à - 30 dB) est réinjectée dans la diode laser et conduit à un verrouillage en fréquence des 2 cavités. Une analyse théorique du comportement statique et dynamique du champ laser perturbé par le couplage optique est présentée en détail. Expérimentalement nous avons observé une réduction statique du bruit de fréquence de 50 à 60 dB et corrélativement une amélioration de la pureté spectrale du laser (20 MHz en fonctionnement libre) jusqu'à un niveau de quelques kHz en fonctionnement couplé. Les propriétés d'accordabilité de cette cavité couplée sont assurées par un double asservissement conçu de telle sorte que la fréquence laser est uniquement déterminée par la longueur du Fabry-Perot tout en conservant une largeur de raie minimum. Nous avons ainsi obtenu une accordabilité continue supérieure à 7 GHz. Nous avons montré aussi que nous étions en mesure de transférer les qualités spectrales d'une diode laser couplée vers une diode laser en fonctionnement libre en utilisant les propriétés d'injection optique d'une diode maitre vers une diode esclave. Enfin l'ensemble de ces résultats ouvre la voie d'une part vers la stabilisation en fréquence de diodes lasers à 850 nm sur des raies d'absorption saturée de l'atome de Cesium pour leur utilisation dans les nouvelles horloges à Cesium à pompage optique, et d'autre part vers la réalisation d'une chaine de synthèse de fréquences visibles en utilisant des diodes laser à 1260 nm, doublées en fréquence pour atteindre la fréquence du laser Hélium-Néon stabilisé sur ,l'Iode à 633 nm
We report our work on diode laser frequency stabilization emitting near 850 and 1300 nanometers. In first, we demonstrate a single-mode operation from an initially multimode diode laser with an optical feedback on an external mirror. Secondly, a confocal Fabry-Perot cavity is used to feedback the beam from the diode laser and provide resonant optical stabilization of the semiconductor laser. We present a detailed theoretical analysis of the static and dynamic frequency noise power spectrum of the coupled cavity laser field. Experimentally we achieve static frequency noise reduction of 50-60 dB and obtain a dramatic reduction of the laser line with from 20 MHz to a few kHz. The frequency tenability of these coupled cavity diode lasers are achieved by a double servo-loop system and we have obtained a continuously frequency tuning of 7 GHz without laser spectral purity degradation. Applications of these techniques include optical pumping Cesium docks and frequency synthesis in the visible

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Ducos, Franck. "Développement d'une chaîne de synthèse de fréquences optiques : application a la mesure de la fréquence absolue d'un laser nd : yag double en fréquence et stabilisé sur une transition de l'iode." Paris, CNAM, 2001. http://www.theses.fr/2001CNAM0401.

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Abstract:

L'objet de ce travail de thèse est le développement d'une chaîne de synthèse de fréquences optiques en vue de mesurer la fréquence d'un laser nd : yag double en fréquence et stabilise sur une transition de l'iode a 563. 2 thz/532 nm. La mesure est basée sur l'utilisation de deux étalons secondaires de fréquence optique co 2/oso 4 et dl/rb opérant a 29 thz/10. 3 m et 385 thz/778 nm respectivement ; ces deux étalons ayant une exactitude de 1. 3 x 10 1 3 (4hz) et 5 x 10 - 1 2 (2 khz). Cette dernière valeur représente l'incertitude ultime du dispositif de mesure que nous avons développé. Nous utilisons deux diodes lasers opérant à 1. 064 m et 1. 551 m respectivement. La différence de fréquences entre ces deux diodes est comparée à l'harmonique 3 de la fréquence de l'étalon co 2/oso 4. Deux doublages de fréquence indépendants permettent de relier ces deux diodes laser aux deux étalons dl/rb et nd : yag/i 2. Des problèmes liés à l'élargissement de battements optiques n'ont pas permis de donner un résultat concluant sur la valeur de cette fréquence. Nous avons donc eu recours a un laser femtoseconde couplé à une fibre en silice à bande interdite photonique. Finalement, la fréquence du laser nd : yag/i 2 ainsi mesurée est : v(nd : yag/i 2) = 563 260 223 511. 6 (1. 2) khz ce résultat est en bon accord avec la recommandation du bureau international des poids et mesures (bipm).

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Fan, Yulong. "Applications des métamatériaux en optique guidée." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS092/document.

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Abstract:

Les métamatériaux (MMs) sont des composants artificiels présentant des propriétés électromagnétiques qui n'existent pas dans les matériaux conventionnels naturels. Malgré des développements spectaculaires depuis les années 2000 en radiofréquence et aussi en optique, principalement en mode radiatif, les applications des MMs en optique guidée dans l'objectif de la miniaturisation des composants optoélectroniques sont restés très rares. Donc, poursuivant les recherches sur les MMs plasmoniques en optique guidée initiées par M. Kanté, Mme Ghasemi et Mme Dubrovina, ce travail de thèse constitue une contribution originale à la conception et à la réalisation de composants optoélectroniques basés sur des MMs, y compris leur simulation et leur caractérisation.Durant cette thèse, 3 composants ont été proposés dont 2 ont été réalisés et caractérisés. Ce sont littéralement les premières démonstrations d'applications des MMs à des composants compacts en optique guidée et on peut en conclure qu'une nouvelle famille de composants infrarouges est ici proposée. Cette approche considérée est générique, et elle est compatible avec les plateformes de circuit intégrés conventionnels: Si, InGaAsP / InP, silice dopé, etc. En outre, on démontre que le contrôle à la fois de la variation de l'indice effectif du guide associé au MM et de la fréquence de résonance du MM avec qui travaillent ces composants, sont accessibles simplement en modifiant les dimensions des nanofils qui les composent. Cela permettra à ces composants de fonctionner à d'autres fréquences intéressantes
Metamaterials (MMs) are artificial components with electromagnetic properties that do not exist in conventional natural materials. Despite tremendous developments achieved since the 2000s in radiofrequency and also in optics, mainly in the radiative mode, the applications of MMs in guided optics, in order to miniaturize the conventional optoelectronic components still remain nearly blank. Following the studies on plasmonic MM in waveguided optics initiated by Mr. Kanté, Mrs. Ghasemi and Mrs. Dubrovina, this thesis work constitutes an original contribution to the design and realization of optoelectronic components based on MMs, including their simulation and characterization methods. During this thesis, 3 components have been proposed, of which 2 have been realized and characterized. These are literally the first demonstrations of MM applications to compact components in waveguided optics and it can be concluded that a new family of infrared components is proposed here. This approach is generic and compatible with conventional integrated circuit platforms: Si, InGaAsP / InP, doped silica, etc. Moreover, it is shown that the control of both the variation of the effective index of the guide associated with the MM, and the resonance frequency of the MM with which these components work, is accessible simply by modifying the dimensions of the nanowires. This will allow these components to operate at other frequencies

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Joly, Simon. "Etude des distributions angulaires d'absorption et d'autodoublage de fréquence du cristal biaxe monoclinique YCa4O(BO3)3 dopé avec des ions Nd 3+." Phd thesis, Grenoble INPG, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00486685.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne de nouveaux développements fondamentaux en optique cristalline linéaire et non linéaire des milieux biaxes. Il s'agit de l'étude de la distribution angulaire du coefficient d'absorption en lumière polarisée d'une part, et de l'auto-doublage de fréquence d'autre part, cette dernière propriété combinant à la fois l'effet laser et la génération de second harmonique dans le même cristal. Ces deux aspects ont été abordés avec le cristal biaxe monoclinique Ca4YO(BO3)3 dopé avec des ions Nd3+ (YCOB : Nd) et usiné en forme de sphère. Grâce à l'étude de la distribution angulaire de l'absorption dans le plan miroir de YCOB : Nd, nous avons montré, pour la première fois à notre connaissance, que dans un cristal monoclinique l'angle entre le repère d'absorption et le repère diélectrique dépend fortement de la transition électronique considérée. Ce résultat fondamental, propre aux cristaux monocliniques et tricliniques, a des conséquences pratiques importantes : en effet, il sera nécessaire de connaître l'orientation du repère d'absorption ou de fluorescence pour chaque longueur d'onde considérée lorsqu'il s'agira de concevoir un laser à partir d'un cristal monoclinique ou triclinique. La mesure de la distribution angulaire de l'absorption dans toutes directions de YCOB : Nd a montré que la topologie correspondante est décrite par deux nappes relatives aux deux modes de polarisation, nappes qui sont en contact selon des lignes continues définissant ainsi un continuum de directions pour lesquelles l'absorption ne dépend pas de la polarisation. Ces directions particulières pourraient trouver un intérêt dans le cadre de la gestion de la thermique vis-à-vis de l'absorption. Ces résultats sont totalement originaux et sont généralisables à tout cristal biaxe, qu'il soit orthorhombique, monoclinique ou triclinique. Conscients de la complexité d'optimiser à la fois les propriétés d'absorption, de fluorescence et d'accord de phase, nous avons conçu une méthode de caractérisation directe des propriétés d'autodoublage de fréquence, le cristal étudié étant usiné en forme de sphère puis placé entre deux miroirs. Dans ces conditions, nous avons montré qu'il est possible de mesurer directement toutes les directions d'accord de phase d'autodoublage de fréquence avec un seul échantillon du cristal à l'étude. C'est aussi la première démonstration, à notre connaissance, d'un laser dont le milieu à gain est sphérique.

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Dissertations / Theses on the topic 'Reference de fréquence optique'

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