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Dissertations / Theses on the topic 'Sources optiques'
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Mirioni, Laurent. "Sources X Ultra-Lumineuses : Contreparties Optiques." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007374.
Full textAbstract:
Malgré de nombreux efforts tant sur le plan observationnel que théorique, nous ne connaissons que très peu de choses sur la nature des sources X très lumineuses qui n'appartiennent pas au noyau de la galaxie hôte et qui semblent dépasser (ou dépassent) très largement la limite d'Eddington d'un objet de quelques masses solaires. Ce travail présente dans une première partie l'étude multi-longueurs d'onde d'un échantillon de certains de ces objets à travers les observations X des satellites ROSAT et XMM-Newton et les résultats d'observations optiques menées à l'Observatoire de Haute-Provence, à l'ESO et au CFHT. Ces objets ont été étudiés depuis des décennies sans qu'ils aient livré aucun de leurs secrets, et pour la première fois de nombreuses nébuleuses en émission ont été découvertes à proximité de la source X. Et plus encore, une de ces nébuleuses semble être photoionisée par les rayons X ce qui tend à prouver par la même occasion que l'émission X de l'objet dépasse largement la limite d'Eddington d'un objet de quelques dizaines de masses solaires ! Une deuxième partie de ce travail est consacrée à une tâche plus technique qui fut l'écriture d'un programme intégré à une chaîne de traitement automatique des données du satellite européen XMM-Newton.
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Hage, Charles-Henri. "Sources optiques fibrées pour applications biomédicales." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00907642.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente les travaux effectués sur le développement d'une source optique servant à des applications d'imagerie biomédicale en général et de diffusion Raman cohérente en particulier. En effet la diffusion de ces dernières est freinée par le verrou technologique que constitue la nécessité de deux impulsions synchronisées et décalées en longueur d'onde. La praticité et les possibilités de conversions de fréquences offertes par l'optique non-linéaire fibrée sont ainsi utilisées pour adresser ce verrou technologique. Tout d'abord, une source simplement réglable en longueur d'onde est générée par l'effet d'auto-décalage en fréquence optique d'un soliton par effet Raman. Une étude des principaux paramètres de fibre aboutit à des décalages de 320 à plus de 500 nm, permettant une imagerie des résonances d'intérêt (≈ 1000-4000 cm-1). Deux applications de ce décalage sont présentées. Ensuite, l'autre impulsion voit sa largeur spectrale réduite de 70 à 10 cm-1 par compression spectrale, qui consiste en un "regroupement non-linéaire de fréquences sans pertes", afin de bénéficier de la résolution spectrale nécessaire. Enfin, la source développée est validée par l'acquisition de spectres CARS de différents échantillons de référence, pour différentes résonances (850 à 1750 cm-1). Une extension de la source à d'autres types d'imagerie est proposée, ainsi qu'une architecture de source quasiment entièrement fibrée exploitant les principes développés au cours de cette thèse
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El, Mansouri Ibrahim. "Sources impulsionnelles picosecondes tout optique à très haut débit : applications aux télécommunications optiques." Thesis, Dijon, 2013. http://www.theses.fr/2013DIJOS064/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse présente les travaux effectués pour la réalisation de sources optiques fibrées d’impulsions picosecondes cadencées à 40 GHz dans la bande C des télécommunications. Dans une première partie, nous présentons des études numériques et expérimentales mises en place pour la génération d’un train d’impulsions cadencé à 40 GHz par la compression non-linéaire d’un battement sinusoïdal via un processus de mélanges à quatre ondes multiples. Afin d’obtenir des impulsions stables, le battement sinusoïdal initial est obtenu par la modulation en intensité d’un signal continu grâce à un modulateur Mach-Zehnder piloté au point nul de transmission. Nous démontrons également l’amélioration de la qualité des impulsions générées par la suppression de la diffusion Brillouin stimulée grâce à la mise en place d’isolateurs optiques dans la ligne fibrée de la source. Nous présentons ensuite la génération d’impulsions ultra-courtes grâce à un compresseur non-linéaire composé de quatre étages fibrés. Le train d’impulsions obtenu est alors codé puis multiplexé jusqu’à un débit optique de 160 Gbit/s. Dans la dernière partie, nous présentons les démarches mises en place en vue d’un transfert technologique, telles que la réalisation d’un prototype de la source, la recherche d’antériorité et l’étude de marchéThis thesis presents the work carried out on the realization of fibered 40-GHz picosecond optical pulse sources in the telecommunications C-band. In the first part, we present a numerical and experimental study of the generation of 40-GHz pulse trains thanks to the nonlinear compression of an initial beat-signal by multiple Four-Wave Mixing process. Enhanced temporal stability is achieved by generating the sinusoidal beating thanks to a Mach-Zehnder modulator driven at its zero-transmission working point. In order to improve the quality of the generated pulses, we also demonstrate the suppression of stimulated Brillouin back-scattering by inserting several optical isolators into the compression line. In the next part, we present the generation of low duty-cycle pulse trains by using a nonlinear compressor line based on 4 segments of fiber. The generated pulse trains have been encoded and then multiplexed to achieve a high bit rate signal (160 Gb/s). In the last part, we present the technology transfer steps of this optical source, such as creating a prototype of the source, prior art search and market research
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Azzoune, Abderrahim. "Nanofibres optiques pour la réalisation de sources de photons corrélés." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLO009.
Full textAbstract:
Les sources de paires de photons corrélés sont des composants clés nécessaires aux réseaux de télécommunications quantiques. Réaliser directement ces sources à partir de fibres optiques permet de minimiser les pertes d'insertion. Nous proposons de concevoir une telle source à partir d'une fibre optique étirée. La fibre étirée possède un diamètre pouvant descendre à moins de 500 nm sur une longueur de quelques centimètres. Le faible diamètre de la section étirée favorise les effets non linéaires, tandis que les sections non étirées permettent de connecter avec de très faibles pertes cette fibre étirée avec les fibres des réseaux de télécommunication.Dans cette thèse, nous présentons donc une conception d’une nouvelle source de photons corrélés totalement fibrée à base de fibres standard de télécommunications (SMF28) étirées. Pour produire ces paires de photons nous utiliserons la fluorescence paramétrique due à la brisure de symétrie à la surface de la nanofibre en silice.Nous avons développé une technique de mesure par microscopie optique, qui permet de mesurer tout le profil de la fibre étirée avec une résolution nanométrique bien au-delà de la limite de diffraction.En parallèle, nous avons modélisé la susceptibilité non linéaire de surface de second ordre en prenant en compte l’aspect vectoriel de la propagation du champ optique dans une microfibre à deux ou trois couches. Dans un second temps, nous définissons les accords de phase modaux qui sont nécessaires pour l’obtention d’une forte fluorescence paramétrique. Nous dimensionnons cette nanofibre pour une bonne optimisation de l’efficacité de génération des paires. L'ensemble du processus de création de photons sera modéliséSources of correlated photon pairs are key components required for quantum telecommunications networks. Implementing these sources directly with optical fibers minimizes the insertion losses. We propose to design such a source from a tapered optical fiber.The tapered fiber has a diameter lower than 500 nm over a length of a few centimeters. The small diameter of the tapered section favors the non-linear effects, while the unstretched sections make it possible to connect this tapered fiber with the fibers of the telecommunication networks with very low losses.In this thesis, we present a design of a new source, fully fibered of correlated photons based on standard telecommunications tapered fibers (SMF28). To produce these pairs of photons we will use the parametric fluorescence due to symmetry breaking at the surface of a silica nanofiber.We have developed an optical microscopy measurement technique to measure all the profile of tapered fibers with nanometer resolution far beyond the diffraction limit.In parallel, we modeled the second-order nonlinear surface susceptibility by taking into account the vector aspect of the propagation of the optical field in a two or three-layered microfiber. In a second step, we define modal phase matchings that are necessary to obtain a strong parametric fluorescence. We size this nanofiber for a good optimization of pairs generation efficiency. The entire process of photon creation will be modeled
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Guignard, Céline Martine. "Réalisation de sources impulsionnelles pour les télécommunications optiques." Rennes 1, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260197.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de sources impulsionnelles, constituées de lasers à semiconducteurs soumis à une rétroaction optique non linéaire ou filtrée, pour des applications dans les domaines liés aux télécommunications optiques. Après un bref rappel des principales méthodes utilisées pour réaliser des sources impulsionnelles, nous présentons les notions théoriques nécessaires à la compréhension du phénomène de rétroaction optique ainsi que les principales réalisations de sources impulsionnelles utilisant une contre-réaction, disponibles dans la littérature. Puis nous nous intéressons à l'analyse, principalement numérique, de la dynamique d'un laser contre-réactionné par un miroir non linéaire. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un régime de blocage de modes passif conduisant à la génération d'impulsions caractérisées par un taux de répétition pouvant atteindre 20 Ghz. D'autre part, nous montrons que l'utilisation d'un réseau de Bragg à pas variable comme réflecteur externe d'un laser fonctionnant en régime de blocage de modes permet la génération d'impulsions en limite de Fourier. La méthode de fabrication d'une telle cavité composée d'un réseau de Bragg et d'une micro-lentille est décrite et nous présentons un modèle permettant d'analyser numériquement le comportement de lasers soumis à une contre-réaction filtrée ainsi qu'une analyse statique de ce dernier. Nous terminons cette étude par l'analyse de l'influence d'une injection optique sur les caractéristiques de ces impulsions.
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Hanna, Marc. "Sources laser femtoseconde à fibre optique." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00806296.
Full textAbstract:
Les sources laser à fibre sont de plus en plus utilisées dans des domaines très divers car elles possèdent des avantages majeurs : qualité de faisceau, intégration, possibilité d'émettre une puissance moyenne élevée, efficacité, robustesse. Nous présentons des travaux de recherche visant à étendre les performances des sources ultrarapides basées sur les fibres en utilisant des effets d'optique non linéaire et en proposant de nouvelles architectures laser.
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Ricard, Vincent. "Aérosols dans l'Arctique européen : sources, transformations et propriétés optiques." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00701298.
Full textAbstract:
L'amplitude du forçage radiatif direct par les aérosols dépend d'un grand nombre de facteurs, incluant entre autre leur nature chimique, leurs variations de concentrations temporelles et spatiales, et leur distribution en taille. Les grandes hétérogénéités de ces différents paramètres rendent les études de modélisation de l'impact radiatif délicates. Ces difficultés sont accentuées aux hautes latitudes, avec conditions environnementales particulières et un manque de données d'observation, alors même que les changements climatiques potentiels sont renforcés dans l'Arctique par certains effets de rétroactions, incluant par exemple les changements d'albédo résultants de la fonte des glaces polaires. Dans ce cadre, le programme EAAS (European Arctic Aerosol Study) avait pour objectif l'étude des propriétés physico-chimiques et optiques des aérosols dans l'Arctique européen afin d'en évaluer le forçage radiatif à l'échelle régionale. Cette étude s'est déroulée à Sevettijärvi (69°35' N., 28°50' E., 130 m au-dessus du niveau des mers), en Laponie finlandaise, de Juillet 1997 à Juin 1999. En vue de l'évaluation du forçage radiatif, nous nous sommes ainsi intéressés à la charge des différentes composantes de l'aérosol dans la basse troposphère en prenant en compte l'aérosol carboné (carbone suie et matière organique particulaire) afin de proposer un bilan de masse le plus précis possible. Nous avons ensuite, à des périodes clés de l'année, étudié plus en détail les distributions en taille des composantes de l'aérosol selon le type de masse d'air rencontré. Certaines espèces chimiques présentes au sein de l'aérosol étant issues de précurseurs gazeux, les échanges et les équilibres entre ces deux phases ont été étudiés. Un intérêt particulier a été porté à l'influence de la vapeur d'eau sur les distributions en taille des composantes particulaires. Enfin, nous avons introduit les propriétés optiques des aérosols et les paramètres importants pour une modélisation précise du forçage radiatif à l'échelle régionale.
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Raybaut, Myriam. "Sources paramétriques optiques innovantes à base de semiconducteurs isotropes." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112238.
Full textAbstract:
Diverses applications, telles que la détection de polluants ou neurotoxiques, nécessitent de disposer de sources optiques accordables intenses dans l’infrarouge (IR) moyen (8–12 µm). Une voie bien adaptée pour répondre à ces besoins est d’utiliser l’optique non linéaire pour convertir vers l’IR moyen le rayonnement d’un laser émettant dans l’IR proche. Cependant, les matériaux non linéaires usuels ne peuvent être utilisés pour la bande 8–12 µm car ils absorbent au-delà de 4 µm. Afin de s’affranchir de cette limitation, nous étudions ici l’utilisation des semiconducteurs isotropes comme matériaux non linéaires alternatifs. En effet, ces matériaux (GaAs, ZnSe, etc. ) présentent de forts coefficients non linéaires, et sont transparents dans l’IR moyen. Comme ces matériaux sont isotropes, des techniques de quasi-accord de phase doivent être mises en place pour une conversion non linéaire efficace. La technique choisie ici est celle de la biréfringence de Fresnel. Nous avons étudié cette technique aussi bien d’un point de vue expérimental par des expériences de différence de fréquences dans GaAs entre deux faisceaux proche IR accordables (~1,9 µm et 2,4 µm), que d’un point de vue théorique par le développement de nouveaux modèles prenant en compte tous les processus linéaire et non linéaire intrinsèques à la biréfringence de Fresnel. Enfin, cette technique d’accord de phase a été appliquée à l’auto-différence de fréquences dans les lasers ZnSe:Cr afin de générer une onde IR moyen à partir d’un faisceau pompe unique. L’onde à 10 µm est alors générée par différence de fréquences entre l’onde pompe à 1,9 µm et l’onde laser émise par les ions Cr2+ autour de 2,3 µmTunable mid-infrared (IR) sources are of high interest for many applications, including chemical monitoring, gas analysis, remote sensing, and IR countermeasures. A promising way to obtain such mid-IR emission is to use optical sources based on parametric conversion in nonlinear materials. However, apart from few materials (ZnGeP2, AgGaSe2, CdSe,…), most of usual nonlinear materials exhibit strong multiphonon absorption beyond 5 µm. Therefore, an important issue is to find adequate materials for the 812 µm band. In this context, semiconductors of the technological mainstream, such as GaAs or ZnSe, are excellent candidates for mid-infrared parametric generation. Indeed, they display high non linear susceptibility and they are transparent from the near-infrared up to 20 µm. However, since these materials are isotropic, quasi-phase-matching techniques have to be implemented to get an efficient conversion. Nonetheless, this limitation can be overcome using Fresnel birefringence that takes place at total internal reflection. We present here an experimental and theoretical study of this phase matching technique : difference frequency generation experiments are carried out and new models are developped to take into account all the physical processes involved. We investigate then self-difference frequency mixing in Cr:ZnSe laser using Fresnel phase matching. Taking advantage of both the lasing and nonlinear properties of this material, we demonstrate that 8–12 µm radiation can be produced using a single pump beam at 1. 9 µm. Subsequently, difference frequency mixing between the 1. 9µm pump beam and 2. 3µm laser beam produces a mid-IR radiation in the 9 µm range
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Leconte, Baptiste. "Développement de sources laser à fibre dopée Nd3+ pour une émission autour de 900 nm et 450 nm." Caen, 2016. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01505597.
Full textAbstract:
De nombreux secteurs d’activité incluant les télécommunications et le biomédical nécessitent une source laser émettant dans le domaine spectral bleu avec une qualité de faisceau proche de la limite par diffraction. Pour obtenir une telle source, la solution retenue au cours de ce travail de thèse consiste à développer un système laser à fibre dopée Nd3+ de forte puissance opérant sur la transition 4F3/2-4I9/2 de l’ion Néodyme à 900 nm. Après doublage de fréquence dans un cristal non-linéaire, il devient alors possible d’accéder à des longueurs d’onde avoisinant 450 nm. Dans les fibres aluminosilicates, il existe néanmoins une forte compétition entre la transition 4F3/2-4I9/2 à 3 niveaux d’énergie de l’ion Nd3+ et la transition 4F3/2-4I11/2 autour de 1060 nm présentant un schéma à 4 niveaux d’énergie, ce qui constitue le principal obstacle à l’obtention d’une émission laser efficace à 900 nm. Dans un premiers temps, une étude théorique nous permet de déterminer les paramètres géométriques optimaux de fibres dopées Nd3+ à structure double-gaine afin de favoriser l’émission laser sur la transition d’intérêt. Ces fibres optimisées, réalisées par notre partenaire industriel iXblue, sont utilisées dans différentes architectures laser et d’amplification permettant notamment un accord en longueur d’onde sur une large gamme spectrale autour de 900 nm et l’amplification sélective de modes transverses. Dans ce cadre, les performances atteintes en termes de puissance et de qualité spatiale de faisceau à 900 nm autorisent une conversion de fréquence efficace autour de 450 nm, ce qui a mené au développement de nouvelles sources laser bleues opérant en régimes continu et impulsionnelMany fields including telecommunications and biomedicine require a laser source emitting in the blue spectral region with a diffraction-limited beam. To obtain such a source, the solution adopted in this thesis work is to develop a high-power Nd-doped fiber laser source operating on the 4F3/2-4I9/2 transition of Neodymium ion at 900 nm. After frequency doubling in a non-linear crystal, it is then possible to have access to wavelengths around 450 nm. However in aluminosilicate fibers, there is a strong competition between the three-level transition 4F3/2-4I9/2 of Nd3+ ion and the four-level scheme of the 4F3/2-4I11/2 transition around 1060 nm, which constitutes the main obstacle to overcome to obtain an efficient laser emission at 900 nm. As a first step, a theoretical study allows us to determine optimal geometrical parameters of double-clad Nd-doped fibers to foster laser emission on the transition of interest. Once fabricated by our industrial partner iXblue, the optimized fibers are used in several laser and amplification architectures leading for instance to wavelength-tunability on a wide spectral bandwidth around 900 nm and to selective amplification of transverse guided modes. In parallel, performances reached in terms of power and beam spatial quality at 900 nm permits an efficient frequency conversion, which led to the development of new blue laser sources operating in continuous-wave and pulsed regimes around 450 nm
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Roy, Aude. "Architectures de sources lasers blanches à fibres optiques microstructurées actives." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4aaca4ba-e8fe-4494-9e83-92ff7575d558/blobholder:0/2008LIMO4035.pdf.
Full textAbstract:
Actuellement, les sources supercontinuum compactes et à bas coût, émettant dans le domaine du visible, associent une fibre microstructurée à un microlaser pulsé. Dans ces systèmes, la densité spectrale de puissance émise dépasse rarement la dizaine de µW/nm. Une solution à ce problème est d’exploiter l’amplification optique. Un nouveau de concept de fibre optique microstructurée non linéaire active à gaine d’air a été développé optimisant le guidage d’une pompe multimode dans la gaine interne tout en conservant un cœur assurant la création d’un élargissement spectral sous pompage nanoseconde à 1064 nm. Des architectures amplificateurs et lasers ont été développées à partir de la fibre optique fabriquée. Les résultats obtenus valident le principe proposéCurrently supercontinuum sources, which are compact, low-cost and emitting in the visible, combine microstructured fiber to a pulsed microlaser. In these systems, the spectral power density rarely exceeds ten μW/nm. A solution to this problem is to exploit the optical amplification. A new concept of nonlinear active air/silica microstructured optical fiber with an air cladding was developed optimizing the guidance of a multimode pump in the internal cladding while a core ensuring the creation of a spectral enlargement under 1064 nm nanoseconde pulsed pumping. A prototype of this optical fiber then was manufactured. Amplifiers and lasers architectures have been developed from the optical fiber. The results validate the proposed principle
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Lazoul, Mohamed. "Etude de la génération paramétrique optique dans les cristaux photoniques non linéaires : application aux sources multilongueurs d'onde." Paris 13, 2013. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/secure/edgalilee_th_2013_lazoul.pdf.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de proposer de nouvelles solutions basées sur l’optique non linéaire pour réaliser des sources de lumière cohérente multilongueurs d’onde flexibles et hautement efficaces. On s’intéresse plus particulièrement à la génération paramétrique optique dans les cristaux photoniques non linéaires de second ordre. En premier lieu nous avons étudié la génération paramétrique avec quasi-accord de phase non colinéaire dans les cristaux PPLT-1D. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes d’accord de phase ainsi que les longueurs d’onde générées en fonction des paramètres du cristal photonique. Le deuxième volet de ce travail, est consacré à l’étude de la génération et de l’oscillation paramétrique optique dans les cristaux photoniques non linéaires à deux dimensions PPLT-2D. Ces architectures, riches en vecteurs de réseau réciproque, permettent de réaliser plusieurs quasi-accords de phase non colinéaires simultanément. L’emploi des structures 2D pour la réalisation d’oscillateurs paramétriques optiques est une solution très prometteuse pour la réalisation de sources optiques cohérentes multilongueurs d’onde efficacesThe aim behind this work is to propose new solutions based on nonlinear optics to design flexible and highly efficient multiwavelength coherent sources. We are particularly interested on multiple wavelength generation by means of optical parametric conversion in second order nonlinear photonic crystals. For this purpose, we have designed and fabricated second order nonlinear photonic crystals. Firstly, we have considered the case of non collinear quasi-phase matching in 1D-PPLT crystals. We have studied multiple non collinear interactions versus the photonic crystal’s parameters. The generated wavelengths are spatially distributed at symmetrical positions around the non collinear direction. Secondly, we have studied the case of multiple quasi-phase matching in 2D nonlinear photonic crystals. We have demonstrated multiwavelength non collinear generation in 2D-PPLT crystals. In order to design an efficient multiwavelength optical source we have designed and achieved a singly resonant optical parametric oscillator based on 2D-PPLT crystals
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Fortier, Coraline. "Génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et caractérisations de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00605129.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse s'inscrit dans le contexte du projet FUTUR financé par l'ANR et concernant le développement de Fonctions optiqUes pour les Transmissions à très haUt débit dans le Réseau coeur et porte sur la génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et la caractérisation de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure. A cet effet, nous étudions les caractéristiques linéaires et non-linéaires au sein de fibres microstructurées en verre de chalcogénures conçue et réaliser via différentes collaborations dans le cadre du projet de l'ANR FUTUR. Pour cela un grand nombre de méthodes de caractérisations ont été mises au point donnant une comparaison entre une fibre SMF standard et ces fibres microstructurées chalcogénures. Par exemple, un montage interférométrique pour la mesure de la dispersion chromatique pour échantillon court, ou encore de nombreux banc expérimentaux permettant la caractérisations des propriétés non-linéaires des ces fibres (diffusion Raman, diffusion Brillouin, Coefficient non linéaire Kerr...). La seconde partie de ce mémoire présente la mise au point de méthode de conversion d'un battement sinusoïdal en un train d'impulsions hautement cadencé. Il est montré dans ce manuscrit que cette technique a été exploitée au plus prêt de ses limites, par l'obtention d'impulsions extrêmement courtes et par des débits très élevés. Les trains d'impulsions à très hautes cadences ont été caractérisés par un dispositif expérimental SHG-FROG. Une démonstration de la multiplication du débit par deux a été démontrée par l'effet Talbot.
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Fortier, Coraline. "Génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et caractérisation de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00692345.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse s'inscrit dans le contexte du projet FUTUR financé par l'ANR et concernant le développement de Fonctions optiques pour les Transmissions à très haut débit dans le Réseau coeur et porte sur la génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et la caractérisation de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure. A cet effet, nous étudions les caractéristiques linéaires et non-linéaires au sein de fibres microstructurées en verre de chalcogénures conçue et réaliser via différentes collaborations dans le cadre du projet de l'ANR FUTUR. Pour cela un grand nombre de méthodes de caractérisations ont été mises au point donnant une comparaison entre une fibre SMF standard et ces fibres microstructurées chalcogénures. Par exemple, un montage interférométrique pour la mesure de la dispersion chromatique pour échantillon court, ou encore de nombreux banc expérimentaux permettant la caractérisation des propriétés non-linéaires de ces fibres (diffusion Raman, diffusion Brillouin, Coefficient non linéaire Kerr...). La seconde partie de ce mémoire présente la mise au point de méthode de conversion d'un battement sinusoïdal en un train d'impulsions hautement cadencé. Il est montré dans ce manuscrit que cette technique a été exploitée au plus prêt de ses limites, par l'obtention d'impulsions extrêmement courtes et par des débits très élevés. Les trains d'impulsions à très hautes cadences ont été caractérisés par un dispositif expérimental SHG-FROG. Une démonstration de la multiplication du débit par deux a été démontrée par l'effet Talbot.
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Balme, Coraline. "Génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et caractérisation de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure." Thesis, Dijon, 2011. http://www.theses.fr/2011DIJOS022/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse s'inscrit dans le contexte du projet FUTUR financé par l'ANR et concernant le développement de Fonctions optiques pour les Transmissions à très haut débit dans le Réseau coeur et porte sur la génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et la caractérisation de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure. A cet effet, nous étudions les caractéristiques linéaires et non-linéaires au sein de fibres microstructurées en verre de chalcogénures conçue et réaliser via différentes collaborations dans le cadre du projet de l'ANR FUTUR. Pour cela un grand nombre de méthodes de caractérisations ont été mises au point donnant une comparaison entre une fibre SMF standard et ces fibres microstructurées chalcogénures. Par exemple, un montage interférométrique pour la mesure de la dispersion chromatique pour échantillon court, ou encore de nombreux banc expérimentaux permettant la caractérisation des propriétés non-linéaires de ces fibres (diffusion Raman, diffusion Brillouin, Coefficient non linéaire Kerr...). La seconde partie de ce mémoire présente la mise au point de méthode de conversion d'un battement sinusoïdal en un train d'impulsions hautement cadencé. Il est montré dans ce manuscrit que cette technique a été exploitée au plus prêt de ses limites, par l'obtention d'impulsions extrêmement courtes et par des débits très élevés. Les trains d'impulsions à très hautes cadences ont été caractérisés par un dispositif expérimental SHG-FROG. Une démonstration de la multiplication du débit par deux a été démontrée par l'effet TalbotThis memory of thesis s' registered voter in the context of the FUTUR project financed by l'ANR and concerning the development of optical finctions fot the high bit-rate transmissions in the Network heart and carries on very high rates optical fibers sources generation and the optical chalcogenide microstructured fiber charaterization. For this purpose, we study the linear and non-linear characteristics of microstructured chalcogenide fibers conceived and realized in various collaborations within the framework of the ANR FUTUR project. For that a great number of characterizations methods were developed giving a comparison between a standard single mode fiber and there microstructured chalcogenide fibers. For exemple, an interferometric setup for the chromatic dispersion measurement for short sample, or many experimental setup allowing the nonlinear properties characterizations as of these fibers (Raman scattering, nonlinear Kerr Coefficient). The second part of this memory presents the settling of sinusoidal beat conversion into a high bit rate generation method. It is shown in this manuscript that this technique was exploited with readiest of its limits, by obtaining extremely short pulses and by very high bit-rate. The pulses train at very high rates were characterized by an experimental device SHG-FROG. A demonstration of the multiplication of the bit-rate by two at summer shown by Talbot effect
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Hreibi, Ali. "Hybridation de fibres optiques et de nanoparticules semiconductrices : application aux sources lumineuses." Phd thesis, Université de Limoges, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00926264.
Full textAbstract:
Les lasers fibrés sont actuellement en passe de remplacer leurs homologues en raison de performances élevées liées à une architecture guidée, ayant pour impact direct une multitude d'application dans des domaines variés allant des télécommunications, au médical en passant par la sécurité ou encore les capteurs. Cependant cette technologie basée sur le dopage aux ions terres rares présente un inconvénient majeur qui ne permet pas de répondre au besoin croissant des nouvelles sources dites non conventionnelles en raison de la limitation de leur émission à quelques longueurs d'onde prédéfinies. Pour contourner cet obstacle, nous proposons dans le cadre de cette thèse d'utiliser un autre type de matériaux actifs que sont les nanoparticules semiconductrices connues sous le nom de quantum dots (QDs). Leurs propriétés optiques singulières sont fortement liées à leur taille et peuvent être contrôlées avec une grande précision pour couvrir une bande d'émission qui s'étend de l'ultraviolet à l'infrarouge moyen. Dans ce contexte, des nanoparticules ont été synthétisées par voie colloïdale dans le cadre de collaborations nationales et internationales et leurs propriétés ont été étudiées avant et après insertion dans les fibres optiques. Ainsi, l'émission de particules PbSe et CdSe/CdS a pu être observée puis guidée dans le coeur liquide des fibres par le mécanisme de réflexion totale interne. Fort de ces résultats, la simulation puis la réalisation expérimentale d'une cavité laser basée sur de telles fibres a été menée. Un effet laser a pu être déterminé théoriquement avec une efficacité proche de la limite quantique, associé à une démonstration expérimentale. En parallèle, des travaux complémentaires ont été entrepris afin de trouver de nouvelles voies d'incorporation des QDs dans les fibres optiques avec pour objectif à plus long terme d'améliorer la stabilité et la tenue au flux tout en réduisant les pertes du milieu hôte. Dans ce contexte, une étude importante a été consacrée à la réalisation de matériaux composites qui, après une phase de traitement thermique, ont montrés la formation de nanoparticules PbS de bonnes qualités constituant l'état de l'art du domaine. Enfin, des voies d'incorporation plus exotiques ont aussi été amorcées notamment avec l'idée de réaliser des structures actives guidantes dans l'air non disponibles actuellement. On peut citer le dépôt de mono-couches de nanoparticules dans les fibres creuses à cristal photonique ou encore la fonctionnalisation de l'aérogel.
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Drag, Cyril. "Sources optiques cohérentes pour la spectroscopie. Développements de la microscopie de photodétachement." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00560331.
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Kechaou, Khalil. "Modélisation et caractérisation de sources optiques pour les réseaux d'accès et métropolitains." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00998832.
Full textAbstract:
Le déploiement des réseaux optiques d'accés et métropolitains à crée un besoin incessant de débits élevés et de portées étendues. Une demande pour des sources optiques compactes, polyvalentes, de bas coût et de consommation réduite a vu le jour dans ce contexte. Le but de cette thèse consiste à étudier expérimentalement et par la simulation deux techniques pour combattre les effets de la dispersion chromatique à travers l'ingénierie du chirp de la source. La première technique concerne les lasers DFB (Distributed Feedback Laser) modulés directement. Premièrement, un modèle complet et flexible d'un laser DFB développé au cours de la thèse a été exploité pour confirmer l'étude expérimentale des effets de phases du réseau de Bragg aux facettes sur le comportement du chirp. Les résultats ont montré l'existence de deux familles de lasers définies suivant la position du mode d'émission par rapport à la bande interdite. Deuxiémement, une étude théorique et expérimentale a montré la stabilisation et le contrôle du chirp des lasers DFB via la présence d'une rétroaction optique externe bien ajustée. La deuxième technique concerne le concept de la modulation duale des lasers modulateurs intégrés (D-EML : Dual Electroabsorption Modulated Laser) exploitant l'ajustement de la dérive en fréquence résultant de la juxtaposition d'une modulation de fréquence appliquée sur le laser et une modulation d'intensité appliquée sur le modulateur. L'évaluation expérimentale et théorique des performances du D-EML a permis de prouver sa compatibilité aux hauts débits (20, 25 et 40 Gb/s) ainsi que son efficacité par rapport à la modulation simple de l'EAM (Electro-Absorption Modulator).
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Saleh, Khaldoun. "Sources hyperfréquences à très haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00764917.
Full textAbstract:
L'optique constitue aujourd'hui une solution performante pour la réalisation de sources très pures en hyperfréquences, en particulier grâce à l'approche de l'oscillateur électro-optique (OEO). La pureté spectrale de ces sources est essentielle pour les applications spatiales, militaires et pour la métrologie du temps et des fréquences. Durant cette thèse, nous avons réalisé et étudié différents types d'OEO à résonateur optique en vue d'optimiser le bruit de phase de ce système. Nous avons en particulier orienté nos travaux vers une approche originale utilisant un anneau résonant fibré (ARF) passif. Ce type de résonateur présente en effet des coefficients de qualité optiques supérieurs à 109 pour des longueurs de fibre restant relativement faibles (L ~ 10 m) et facilement intégrables dans un support planaire. En parallèle, nous avons mené un travail important sur les oscillateurs à base de résonateurs optiques 3D. Concernant l'OEO à ARF, des progrès spectaculaires ont pu être obtenus grâce à une meilleure compréhension des phénomènes de bruit intrinsèques à ce système. Les deux types de bruit prépondérants étaient la conversion du bruit du laser (FM et AM) en bruit de phase RF par différentes non-linéarités (dont la photodiode) et le déclenchement d'effets non-linéaires optiques à l'intérieur du résonateur. Le contrôle de ces effets a permis en particulier d'éliminer des remontées importantes de bruit sur le spectre de l'oscillateur, et d'atteindre un niveau de bruit de phase de -128 dBc/Hz à 10 kHz de la porteuse à 10.2 GHz en utilisant un OEO à base d'un ARF passif de 100 mètres de longueur, optimisé et immunisé contre les effets non-linéaires optiques.
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Armougom, Julie. "Nouvelles sources optiques pour la détection d’espèces chimiques dans la bande III." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAT077/document.
Full textAbstract:
La spectrométrie laser d'absorption différentielle est une technique bien connue pour la détection à distance d'espèces chimiques dans l'atmosphère. À ce titre, la bande III qui s'étend entre 8 et 12 µm est une région particulièrement intéressante, car les bandes d'absorption de nombreuses espèces chimiques y sont intenses et se recouvrent peu entre elles. Afin de détecter ces espèces à distance dans la bande III, il est nécessaire de disposer de sources dont le rayonnement est fin spectralement, largement accordable, et énergétique. Les sources basées sur l'optique non linéaire du second ordre constituent la seule technologie capable de répondre à ces besoins. Dans ce travail de thèse, nous présenterons des résultats expérimentaux portant sur deux architectures de sources paramétriques permettant d'émettre un rayonnement dans la bande III adapté à la spectrométrie différentielle en configuration lidar. La première architecture consiste à émettre un faisceau directement dans la bande III grâce au pompage de cristaux non linéaire par des sources laser à 2 µm. La seconde architecture, consiste à amplifier les ondes signal et complémentaire issues d'un OPO à 2 µm, avant de les convertir dans la bande III par différence de fréquences. Ces sources sont basées sur l'association de technologies émergentes et sont susceptibles d'offrir des solutions viables au manque de sources émettant dans la bande IIILaser spectrometry by differential absorption is a well-known technique for standoff detection of chemical species in the atmosphere. The longwave infrared region (LWIR), ranging from 8 to 12 µm is particularly interesting because the absorption bands of many chemical species are intense and non-overlapping. In order to detect those species in the LWIR, there is a need for sources that are spectrally narrow, widely tunable, and delivers high energies. The sources based on second order nonlinear optics are the only technology able to meet those requirements. In this work, we will present the experimental results on two parametric architectures that allows emission in the LWIR for lidar measurements. The first one consists in emitting a beam directly in the LWIR by pumping nonlinear crystals with 2 µm pump lasers. The second architecture consists in amplifying the signal and idler beams coming from a 2 µm OPO, before converting them into the LWIR by difference frequency generation. Those sources are based on the association of new technologies and have the potential to offer a viable solution to a lack of sources emitting in the LWIR
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Saint-Jalm, Sarah. "Sources optiques fibrées solitoniques pour la spectroscopie et la microscopie non linéaires." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4353/document.
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Un des problèmes à résoudre lors de la réalisation d'un endoscope non linéaire pour des applications biomédicales concerne la propagation d'impulsions ultra courtes dans une fibre optique. Les processus non linéaires concernés nécessitent de grandes puissances d'excitation, réalisables seulement pour des impulsions de très courte durée qui sont déformés et allongés par la dispersion et les non linéarités des fibres. La plupart des techniques d'illumination fibrées pour la microscopie non linéaire emploient des systèmes de pré-compensation pour neutraliser les effets de ces phénomènes. Dans ce travail, nous explorons les possibilités offertes par la formation de solitons de grande énergie dans une fibre à bandes interdites photoniques à coeur solide. Les solitons optiques ont la propriété de conserver leur forme lors de leur propagation, et leur durée reste proche de la valeur minimum définie par la limite physique imposée par leur largeur spectrale, sans avoir besoin de recourir à un système de pré-compensation. De plus, la longueur d'onde et le retard relatif des solitons peuvent être accordés en changeant la puissance lumineuse en entrée de fibre. Plusieurs sources de lumière ont été conçues et réalisées, pour générer de nombreux contrastes non linéaires. Des images d'échantillons biologiques ont d'abord été réalisées en tirant profit de la courte durée des solitons. Puis, des mesures d'absorption transitoire ont été menées dans une configuration pompe-sonde en contrôlant le retard des solitons dans la fibre. Enfin, un montage de CRS basé sur le principe de focalisation spectrale a été réalisé, et son utilité a été démontrée en suivant un équilibre chimiqueOne of the issues that has to be overcome to realize a nonlinear endoscope for biomedical applications is the propagation of ultra-short pulses in an optical fiber. Nonlinear processes require high peak powers in the focal volume in order to generate observable signals, so the pulses should be as short as possible. This makes them sensitive to the dispersion and nonlinearities of the fibers. Most of the existing techniques of ultra-short pulses fiber-delivery rely on complex pre-compensation systems to counteract these effects. In this work, we explore the possibilities offered by the generation of high-energy solitons in a custom-built solid-core photonic bandgap fiber, for nonlinear microscopy and spectroscopy. Optical solitons preserve their shape when they propagate in a fiber, and their duration remains close to the minimum value physically allowed by their bandwidth, without the need of any pre-compensation. Moreover, the wavelength and delay of the soliton can be tuned by changing the power at the input of the fiber. Several soliton-based light sources were designed and realized, generating contrast in the most prevalent nonlinear microscopy modalities. TPEF and SHG images of biological samples were first realized by taking advantage of the short duration of the solitons. By controlling the delay of the soliton, transient absorption measurements were then realized in a pump-probe configuration. Finally, the wavelength tunability of the soliton was used to generate the Stokes beam in a CRS setup based on the spectral focusing technique. The capabilities of this scheme were demonstrated by performing CRS microspectroscopy to monitor a chemical equilibrium
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Albin, Stéphane. "Simulation de sources lumineuses complexes en tracé de rayons : application à la simulation de dispositifs optiques." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00785196.
Full textAbstract:
En synthèse d'images réaliste, nous simulons fidèlement les lois physiques pour créer une image. Les sources lumineuses sont alors un élément essentiel car ce sont elles qui produisent l'énergie répartie dans la scène. Ce document caractérise les modèles de sources actuels et propose des méthodes pour accélérer leur traitement. Après une étude détaillée du domaine au chapitre 2, nous recensons au chapitre 3 les solutions les plus efficaces pour modéliser une source lumineuse. Dans le chapitre 4, nous proposons une solution innovante pour traiter les sources en champ lointain. Le chapitre 5 est consacré au cas du champ proche. Nous introduisons une nouvelle structure de données, dite lumigraphe sphérique, réduisant par 100 les temps de calcul de traitement des rayons d'ombre. Une source de lumière moderne peut être composée d'objets complémentaires tels que des miroirs. L'ensemble des rayons en sortie de cet objet peut être vu comme une source à part entière. Le chapitre 6 traite de telles sources, dites virtuelles.
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Merrer, Pierre-Henri. "Elaboration de sources hyperfréquences à haute pureté spectrale à base de résonnateurs optiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00450581.
Full textAbstract:
La réalisation d'une source hyperfréquence à très haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques représente un véritable enjeu. C'est dans cette approche que s'inscrivent les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit. L'oscillateur électro-optique a été développé à la fin des années 90 et a conduit à d'excellents résultats en termes de bruit de phase. Les dispositifs actuels utilisent une ligne à retard réalisée par une fibre optique. Les faibles pertes dans la ligne autorisent un retard important de l'onde optique modulée, équivalent dans le domaine hyperfréquence à un résonateur de coefficient de qualité de l'ordre de 106. Cependant, plusieurs problèmes se posent. Un des problèmes est celui des dimensions du système, et du contrôle de la stabilité en température de l'ensemble du dispositif. Il n'existe pas de solution simple, et la seule solution consiste à remplacer la ligne à retard fibrée par un résonateur optique à très fort coefficient de qualité. Plusieurs types de ces résonateurs optiques ont été étudiés : micro- ou mini-sphère de silice, et mini-disque monocristallin de Quartz. L'étude de ces résonateurs dédiés à la réalisation d'une source hyperfréquence à très haute pureté spectrale constitue par conséquent la problématique essentielle de ce travail de thèse. Pour effectuer une telle analyse, un protocole de mesure du facteur de qualité des différents types de résonateurs optiques dont nous disposions a été mis en place. Un nouveau type de résonateur a également été proposé pour ces applications : l'anneau fibré. Finalement, un premier oscillateur micro-onde à résonateur optique a été réalisé et caractérisé.
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Merrer, Pierre-Henri. "Elaboration de sources hyperfréquences à haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/516/.
Full textAbstract:
La réalisation d'une source hyperfréquence à très haute pureté spectrale à base de résonateurs optiques représente un véritable enjeu. C'est dans cette approche que s'inscrivent les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit. L'oscillateur électro-optique a été développé à la fin des années 90 et a conduit à d'excellents résultats en termes de bruit de phase. Les dispositifs actuels utilisent une ligne à retard réalisée par une fibre optique. Les faibles pertes dans la ligne autorisent un retard important de l'onde optique modulée, équivalent dans le domaine hyperfréquence à un résonateur de coefficient de qualité de l'ordre de 106. Cependant, plusieurs problèmes se posent. Un des problèmes est celui des dimensions du système, et du contrôle de la stabilité en température de l'ensemble du dispositif. Il n'existe pas de solution simple, et la seule solution consiste à remplacer la ligne à retard fibrée par un résonateur optique à très fort coefficient de qualité. Plusieurs types de ces résonateurs optiques ont été étudiés : micro- ou mini-sphère de silice, et mini-disque monocristallin de Quartz. L'étude de ces résonateurs dédiés à la réalisation d'une source hyperfréquence à très haute pureté spectrale constitue par conséquent la problématique essentielle de ce travail de thèse. Pour effectuer une telle analyse, un protocole de mesure des différents types de résonateurs optiques dont nous disposions a été mis en place. Un nouveau type de résonateur a également été proposé pour ces applications : l'anneau fibré. Finalement, un premier oscillateur micro-onde à résonateur optique a été réalisé et caractériséInvestigations towards a resonator featuring a high quality factor in a reduced volume are a very important and interesting problem in the microwave field. The microwave resonators used for high spectral purity microwave sources are reaching their limits when the goal is to get simultaneously high performance in terms of phase noise, small size and high frequency operation. Therefore, an original approach is to transpose the microwave wavelength in the optical field. This is the case, as an example, of microwave oscillators using as a frequency reference element an optical delay line in place of the conventional microwave resonator. However, these oscillators require a large volume, and are difficult to stabilize versus the temperature fluctuations. The aim of this study is thus to replace the optical fiber by an optical resonator, and to realize an high spectral purity microwave source referenced on this resonator. A characterization bench has been set up with nanometre scale precision 3D displacement stages to hold the coupling of the resonator (SiO2 mini-sphere, or monocrystalline disk). An optical Q factor of 4. 109 has been demonstrated on a quartz minidisk. However, it is difficult to get an efficient and stable resonator coupling, because of the mode shift with temperature when the light is induced in the resonator. Two techniques have been studied to solve these problems and are presented in this manuscript. .
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Descloux, Delphine. "Sources paramétriques optiques à base de cristaux apériodiques à agilité spectrale ultra-rapide." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS357/document.
Full textAbstract:
Les applications de spectroscopie, en particulier l’analyse de gaz à effet de serre, de composés organiques volatils ou autres polluants atmosphériques motivent le développement d’instrumentations spécifiques. L’étude présentée ici vise à proposer de nouvelles sources aptes à caractériser la composition d’un milieu gazeux, liquide ou solide. Les raies d’absorption optique de la plupart des gaz à détecter sont particulièrement fortes dans l’infrarouge moyen (en particulier entre 3 et 5 µm). Pour adresser cette plage spectrale, l’optique non linéaire propose de nombreuses solutions. Les sources rapportées ici sont des oscillateurs paramétriques optiques (OPO) dont la spécificité repose sur l’utilisation de cristaux non linéaires à quasi-accord de phase apériodique. Ces cristaux présentent de larges bandes de gain intrinsèques. Les travaux présentés permettent une étude du comportement de telles sources, absentes de la littérature en régime d’impulsions picosecondes. Des caractéristiques propres à l’utilisation des cristaux apériodiques sont rapportées. Un outil permettant une observation spectrale dynamique en régime picoseconde est proposé puis utilisé pour l’étude du démarrage de nos OPO. Ces sources large bande sont ensuite associées à des filtres spectraux rapides placés dans la cavité. Deux types de filtres sont utilisés. D’abord l’association d’un réseau de diffraction en configuration Littrow avec un déflecteur rapide. Ensuite l’insertion dans la cavité d’un réseau de Bragg en volume chirpé, placé sur une platine de translation, pour tirer profit de la condition de pompage synchrone. Ces deux solutions nous permettent d'obtenir des dispositifs largement et rapidement accordables en longueur d'onde. L’utilisation de telles sources pour des applications de détection de gaz est démontréeSpectroscopy applications related to greenhouse gases or other atmospheric pollutants, involve the development of a large range of specific tools. The aim of the work presented here is to develop new devices to characterize the composition of gas, liquid, or solid media. Most of the species to be detected show particularly strong optical absorption lines in the mid-infrared region (in particular around 3 to 5 µm). To address this specific spectral range, nonlinear optics provide a wide range of solutions. The sources reported here are optical parametric oscillators (OPO) based on aperiodically poled nonlinear crystals. Such crystals offer broad gain bandwidths. The work presented here contains a study of those sources, not reported so far in the literature for picosecond regime. Behaviors that are specific to the use of aperiodic crystals are reported. A useful tool allowing dynamical spectral studies is proposed, and implemented to investigate buildup regime of the picosecond OPO. Those sources are then associated with rapid spectral filters inserted in the cavity. Two different approaches are developed. The first is based on the association of a diffraction grating in Littrow configuration with a deflecting device. The second takes advantage of the synchronous pumping scheme, with an intracavity chirped volume Bragg grating mounted on a translation stage. Fast and wide wavelength tuning is demonstrated with those devices. Gas detection applications are also demonstrated
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Abdallah, Zeina. "Microwave sources based on high quality factor resonators : modeling, optimization and metrology." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30267/document.
Full textAbstract:
La technologie photonique-RF offre une alternative intéressante à l'approche purement électronique dans différents systèmes micro-ondes pour des applications militaires, spatiales et civiles. Un composant original, l'oscillateur optoélectronique (OEO), permet la génération de signaux RF stables et à haute pureté spectrale. Il est basé sur une liaison photonique micro-onde utilisée comme boucle de rétroaction et comportant soit une fibre longue, soit un résonateur à fort coefficient de qualité. Différentes études ont été menées au cours de cette thèse afin d'optimiser et d'améliorer la performance en termes de stabilité et de bruit de phase pour le cas de l'OEO à résonateur. La caractérisation fine et la modélisation des résonateurs est une première étape de la conception globale du système. La métrologie du résonateur optique est réalisée par une technique originale, dite de spectroscopie RF. Les résultats expérimentaux ont révélé que cette technique permet d'une part d'identifier le régime de couplage du résonateur et d'autre part de déterminer avec une grande précision tous les paramètres d'un dispositif résonant, comme les facteurs de qualité interne et externe ou les facteurs de couplage. Une deuxième étude a été orientée vers l'implémentation d'un modèle non-linéaire fiable du dispositif. Dans un tel modèle, la photodiode rapide nécessitait une description plus précise, dans le but de contrôler la conversion du bruit d'amplitude optique en bruit de phase de l'OEO. Un nouveau modèle non-linéaire d'une photodiode hyperfréquence a été développé sous un logiciel commercial: Agilent ADS. Ce nouveau modèle rend effectivement compte de cette conversion de bruit. Une puissance optique optimale à l'entrée de la photodiode a été déterminée, pour laquelle la contribution de RIN du laser au bruit de phase RF pourrait être négligeable. La performance de l'OEO est affectée par diverses perturbations entrainant un décalage en fréquence entre la fréquence du laser et la fréquence de résonance du résonateur. Il est donc important d'utiliser un système de stabilisation pour contrôler cette différence de fréquence. Des séries d'expériences et de tests ont été menées pour étudier la possibilité, d'une part, de remplacer l'électronique commerciale utilisée auparavant pour le système de verrouillage en fréquence (boucle de Pound-Drever-Hall) par une électronique faible bruit et, d'autre part, d'utiliser un laser à semi-conducteur. Un bilan de ces approches est présentéRF photonics technology offers an attractive alternative to classical electronic approaches in several microwave systems for military, space and civil applications. One specific original architecture dubbed as optoelectronic oscillator (OEO) allows the generation of spectrally pure microwave reference frequencies, when the microwave photonic link is used as a feedback loop. Various studies have been conducted during this thesis on the OEO, especially the one that is based on fiber ring resonators, in order to optimize and improve its phase noise performance and its long-term stability. Precise characterization and modeling of the optical resonator are the first step towards overall system design. The resonator metrology is performed using an original approach, known as RF spectral characterization. The experimental results have demonstrated that this technique is helpful for the identification of the resonator's coupling regime and the accurate determination of the main resonator parameters such as the intrinsic and extrinsic quality factors or the coupling coefficients. A second study was directed toward implementing a reliable nonlinear model of the system. In such a model, the fast photodiode require an accurate description, in order to reduce the conversion of the optical amplitude noise into RF noise. A new nonlinear equivalent circuit model of a fast photodiode has been implemented in a microwave circuit simulator: Agilent ADS. This new model is able to describe the conversion of the laser relative intensity noise (RIN) into microwave phase noise at the photodiode output. An optimal optical power at the photodiode's input has been identified, at which the contribution of the laser RIN in RF phase noise is negligible. When it comes to practical applications, the desired performance of an OEO is threatened by various disturbances that may result in a frequency shift of both the laser frequency and the transmission peak of the resonator, which causes a malfunction of the OEO. Therefore it is desirable to use a stabilization system to control the difference between the laser frequency and the resonator frequency. A series of tests and experiments have been carried out to investigate the possibility, on one hand, to replace the commercial servo controller that was used up until now in the Pound-Drever-Hall loop, with a low noise homemade one and, on the other hand, to use a semiconductor laser to reduce the system size. A detailed review of these approaches is presented
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Rivellini, Laura-Hélèna. "Propriétés physico-chimiques, optiques et identification des sources des aérosols en Afrique de l’Ouest." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10177/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a consisté à étudier la nature chimique, les origines, ainsi que les propriétés des aérosols en Afrique de l’Ouest. Nous avons en particulier recherché les liens entre la composition chimique des particules fines en surface et les propriétés optiques des aérosols. Notre étude s’est appuyée sur les mesures effectuées au cours de la campagne de terrain SHADOW sur le site de M’Bour (Sénégal) durant deux périodes d’observations intensives : mars à juin 2015 (POI-1) et novembre 2015 à janvier 2016 (POI-2). Un dispositif instrumental permettant une caractérisation chimique en ligne et à haute résolution temporelle des aérosols submicroniques (TEOM-FDMS, ACSM, aéthalomètre) a été mis en place, en parallèle d’instruments de mesure des propriétés optiques des aérosols en surface (aéthalomètre, néphélomètre) et sur la colonne atmosphérique par télédétection (photomètre, Lidar). Les données météorologiques couplées à différents outils statistiques ont permis de classer les espèces ayant une contribution locale et/ou régionale, et d’identifier les zones sources à l’origine des fortes concentrations. La modélisation sources-récepteur (PMF) a permis une analyse approfondie de la fraction organique des PM1, mettant en évidence une photochimie très active et l’influence d’activités anthropiques spécifiques (incinération de déchets, fumage de poisson). Nous avons pu caractériser, selon la saison, les types d’aérosols contribuant majoritairement à l’extinction des particules fines mesurée en surface à M’Bour, ainsi que mettre en évidence les liens/différences entre mesures de télédétection et propriétés chimiques/optiques des particules fines au cours des deux POIThe aim of this thesis consists in studying the chemical nature, the origins as well as the optical properties of aerosols in West Africa. We focused on establishing the links between the chemical composition of fine particles at surface and aerosols optical properties. Our study is based on measurements acquired during the SHADOW field campaign, implemented on the M’Bour (Senegal) site during two intensive observation periods: March to June 2015 (IOP-1) and November 2015 to January 2016 (IOP-2). For this purpose, an instrumentation allowing online chemical characterization of surface PM1 (ACSM, TEOM-FDMS, aethalometer), at high time resolution, was implemented in parallel with instruments measuring aerosols optical properties at surface (aethalometer, nephelometer) and along the atmospheric column by remote sensing (Lidar, photometer). The coupling of meteorological data with statistical tools allowed determining the local and/or regional contribution of the different species, and identifying the source areas responsible for the high concentrations observed on site. The source receptor model (PM) allowed to further investigate the submicronic organic fraction, highlighting a fast photochemistry and the influence of specific anthropogenic activities (waste burning, fish smoking). We were also able to characterize, per season, the type of aerosols contributing to the fine particle extinction measured at surface, as well as to show links/differences between remote sensing and surface chemical/optical properties of fines particles during the two IOP
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Dupont, Agnès. "Nouveaux matériaux pour sources ou amplificateurs laser : les céramiques transparentes laser." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12835.
Full textAbstract:
Ce travail avait pour but l'obtention de céramiques transparentes de Y2O3 dopées ou non par un ion luminescent tel que Nd3+, dans la perspective de la mise au point d'un matériau laser. Pour cela, de nouvelles voies de synthèse, de type sol-gel, ont été crées. Elles mettent en jeu différents acides, qui selon leur nature ou leur concentration conduisent à des poudres précurseur métallo-organiques de morphologie variée. Ensuite, l'etape de frittage a été étudié et modélisée, ce qui a permis de relier de façon prédictive la morphologie des poudres de Y2O3 à la densité finale de la céramique. Les meilleurs échantillons non dopés présentent une transparence supérieure à 98%. Ceux dopés au néodyme sont translucides.
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Bartolacci, Célia. "Nouvelles sources laser bleues à base de fibres dopées Néodyme." Caen, 2010. http://www.theses.fr/2010CAEN2068.
Full textAbstract:
Les lasers émettant dans le domaine spectral bleu suscitent un intérêt croissant pour de nombreuses applications dans les domaines de la biologie, de la détection optique ou de la médecine. Nous présentons d’abord un état de l’art des sources lasers bleues existantes ainsi que quelques applications possibles de ces sources. L’objectif de cette thèse est de développer de nouvelles sources laser bleues à partir de fibres optiques dopées. Nous avons choisi de réaliser un système laser basé sur une fibre dopée Néodyme, émettant à 927 nm, dans une architecture de type MOPA. Le signal IR émis est doublé en fréquence dans un cristal de Niobate de Lithium pour obtenir une émission laser à 463 nm. Les fibres optiques à double gaine dopées Néodyme, spécialement conçues pour émettre à 930 nm, présentent un profil d’indice de réfraction en W agissant comme un filtre passe bas en longueur d’onde afin d’atténuer la transition à 1060 nm de l’ion Néodyme. Les propriétés de propagation sont étudiées ainsi que les propriétés spectroscopiques et les mécanismes de perte de l’ion Néodyme dans les verres en silice. Deux sources lasers émettant à 927 nm sont mises en œuvre à partir des fibres dopées Néodyme (MOPA à un ou deux étages d’amplification) et sont caractérisées. Elles sont ensuite doublées en fréquence pour obtenir une émission laser bleue. Plusieurs régimes de fonctionnement sont envisagés. Une source en régime d’impulsions picosecondes est testée pour des applications en microscopie confocale. Une autre source bleue émettant à 490 nm est obtenue par doublage de fréquence du signal émis par un système MOPA à fibre dopée Ytterbium pompée à 930 nm par un laser à fibre dopée NéodymeLasers emitting in the blue region generate an increasing interest for several applications in the areas of biology, optical detection or medicine. We first present a state of the art of existing blue lasers and some applications for these sources. The aim of this thesis is to develop novel blue laser sources by using doped fibers. In order to design this source, we have chosen to use a Neodymium doped fiber, emitting around 927 nm, in a MOPA configuration. The output IR signal is then frequency doubled in a Lithium Niobate crystal to generate a 463 nm laser emission. Neodymium doped double-clad fibers, specially designed to emit around 930 nm, present a W type refractive index profile that acts as a short pass filter in wavelength in order to cut off the 1060 nm laser transition. Both spectroscopic and propagation properties of these fibers are studied and as well as the losses mechanisms of the Neodymium ion in the silica glasses. Two laser sources emitting at 927 nm are developed with the Neodymium doped fiber (MOPA with one or two amplification stages) and are characterised. Those sources are then frequency doubled to obtain a blue laser emission. Several operating regimes are studied. A blue laser source operating in picosecond regime is tested for confocal microscopy applications. Another blue source emitting at 490 nm is obtained by frequency doubling the signal of an Ytterbium doped fiber MOPA system pumped at 930 nm by a Neodymium doped fiber laser
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Rihan, Abdallah. "Sources laser non linéaires accordables dans l'infrarouge et l'ultraviolet pour la métrologie des rayonnements optiques." Phd thesis, Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00705888.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse porte sur la conception et la réalisation de deux sources laser non linéaires accordables dans les domaines IR et UV, pour le raccordement de la sensibilité spectrale des détecteurs au moyen du radiomètre cryogénique du laboratoire commun de métrologie (LCM). La source IR est un oscillateur paramétrique optique (OPO) résonant sur les ondes pompe et signal (PRSRO), utilisant un cristal de niobate de lithium à inversion de domaines de polarisation dopé par 5% d'oxyde de magnésium (ppMgCLN). Pompé par un laser Ti:Al2O3 en anneau mono-fréquence et accordable, délivrant 500 mW de puissance utile autour de 795 nm, l'OPO possède un seuil d'oscillation de 110 mW. Une couverture spectrale continue entre 1 µm et 3.5 µm a été obtenue, avec des puissances de l'ordre du mW pour l'onde signal (1 µm à 1.5 µm) et des puissances comprises entre $20$ à $50$ mW pour l'onde complémentaire couvrant un octave de longueur d'onde IR entre 1.7 µm et 3.5 µm. La source UV est obtenue par doublage de fréquence en cavité externe du laser Ti:Al2O3, dans un cristal de triborate de lithium (LiB3O5). Un accord de phase en température à angle d'accord de phase fixé permet l'obtention d'une couverture spectrale comprise entre 390 nm et 405 nm. L'asservissement de la cavité de doublage sur la fréquence du laser Ti:Al2O3 par la méthode de Pound-Drever-Hall, ainsi qu'une adaptation de mode optimale, permet d'obtenir une puissance de 5.64 mW à 400 nm à partir de 480 mW de puissance fondamentale.
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Doutre, Florent. "Sources d'impulsions brèves basées sur des procédés de découpe non linéaires au sein d'une fibre optique ; nouvelles sources déclenchées à cavités couplées." Phd thesis, Université de Limoges, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00682880.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de l'amélioration de certaines caractéristiques des impulsions lumineuses émises par un microlaser. D'une part, on exploite le fait que ces impulsions injectées dans une fibre optique subissent une rotation non linéaire de leur polarisation et une diffusion Raman. Un double filtrage spectral et en polarisation permet de pratiquer une découpe temporelle permettant un raccourcissement ajustable de leur durée jusqu'à un facteur 16 (de 600ps à 32ps). D'autre part, une source à double cavité imbriquée incluant un microlaser est déclenchée par un procédé hybride actif/passif. Cette configuration originale présente une gigue temporelle inférieure de deux ordres de grandeur à celle d'un microlaser passif seul. Ces techniques permettent l'émission d'impulsions brèves, stables, avec une gigue réduite à partir de sources miniatures peu coûteuses, particulièrement attrayantes pour des applications de télédétection comme la cytométrie en flux, le LIDAR ou la spectroscopie CARS.
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El, Amraoui Mohammed. "Fibres optiques microstructurées chalcogénures fortement non linéaires à base AS2S3 : vers de nouvelles sources supercontinuum infrarouges." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00679941.
Full text
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Strutynski, Clément. "Fibres tellurites pour sources supercontinuum infrarouges : gestion des profils opto-géométriques et des absorptions extrinsèques." Thesis, Dijon, 2016. http://www.theses.fr/2016DIJOS061/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse portent sur la synthèse et purification de matériaux vitreux utilisés pour le développement de fibres optiques à profils opto-géométriques variés, adaptées à la génération de supercontinuum (SC) entre 1 et 5 μm.Concernant la purification, plusieurs pistes ont été suivies, le meilleur résultat étant obtenu pour la purification du système vitreux TeO2-ZnO-Na2O au moyen du fluorure de zinc. Les mesures d'atténuation sur fibre mono-indice révèlent l'élimination presque complète des absorptions liées aux groupements OH entre 3 et 4 μm (taux d'impuretés OH dans la matrice inférieur à 1 ppm massique). Ces verres purifiés sont utilisés pour la fabrication de fibres optiques microstructurées (FOMs). Un élargissement spectral couvrant la fenêtre 0.6 μm - 3.3 μm est obtenu dans une fibre effilée à coeur suspendu. Aussi, une source compacte basée sur la génération de SC dans une FOM en tellurite est développée et appliquée à la détection de gaz (du méthane) entre 2 et 3 μm. Cependant un phénomène de vieillissement, lié à une interaction du coeur de la fibre avec la vapeur d'eau atmosphérique via la microstructure, et entraînant une augmentation des pertes optiques entre 3 et 4 μm, est mis en évidence dans ces fibres à coeur suspendu. Pour pallier ce problème, des fibres tout-solide à saut d’indice sont développées. La méthode de fabrication des préformes en verre, combinant les techniques de built-in casting et de rod-in-tube, est alors adaptée aux techniques de purification. Une fibre à saut d'indice à petit coeur en verres TNaGZ et TZNF purifiés a notamment été étirée et utilisée pour la génération d’élargissements spectraux dans différents régimes de dispersionThis PhD thesis work focuses on the synthesis and purification of vitreous materials used for the development of waveguides with varied profiles, dedicated to supercontinuum (SC) generation between 1 and 5 μm.Concerning the purification of tellurite glasses, several leads were followed, but best results are obtained for the purification of the TeO2-ZnO-Na2O glassy system by the means of zinc fluoride. Attenuation measurements performed on several meter-long single-index fiber samples reveal the nearly complete elimination of water-related absorptions between 3 and 4 μm (OH ions concentration lower than 1 ppm mass.). Such water-purified glasses were firstly dedicated to microstructured optical fibers (MOFs) fabrication for SC generation. Spectral broadening between 0.6 and 3.3 μm is obtained in a suspended-core taper. Moreover, a compact source based on supercontinuum generation in tellurite MOFs is developed for a gas detection application in the 2-3 μm domain. However an aging process, due to water contamination and leading to the apparition of additional optical losses between 3 and 4 μm, has been identified in those suspended-core fibers. In order to avoid such transmission degradation, all-solid step-index fibers are developed. The preforms fabrication method, which combines the built-in casting and the rod-in-tube, is adapted to the purification techniques. An all-solid small-core waveguide made from purified TNaGZ and TZNF glasses is fabricated and moreover used for spectral broadening experiments in different dispersion regimes
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Godechot, Xavier. "Sources d'ions et optiques d'accélération pour tubes neutroniques scellés à haut flux : conception et test d'un canon à ions prototype." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112422.
Full textAbstract:
Un canon à ions prototype a été conçu et testé, en vue d'augmenter la durée de vie d'un tube neutronique scellé à haut flux (1012 neutrons par seconde). L'objectif est de bombarder la cible avec un faisceau d'ions d'énergie 250 keV et d'intensité 15 mA dont le maximum de la densité de bombardement de la cible (Jmax) est inférieur à 1 mA/cm2, tout en satisfaisant aux contraintes physiques et technologiques imposées par le fonctionnement en tube scellé, associées en particulier à la pression (0,4 Pa) dans l'espace de transport du faisceau. Pour les durées de vie souhaitées (>500 heures), seules les sources d'ions à cathode froide ont été retenues. Le problème consiste à choisir et optimiser une structure capable de délivrer le flux d'ions cible à une pression la plus faible possible. La structure Penning et la structure SIRE (source d'ions reflex électrostatique) ont été expérimentalement testées en modes de décharge continue et pulsée. Cette étude a conduit à retenir un concept de source d'ions de type multicellulaire à partir de structures élémentaires Penning ou SIRE. Deux types d'optique ont été étudiées : - Optique à deux étages dite "Accel-Decel" dont le premier étage extrait et accélère les ions tandis que second étage piège le flux d'électrons secondaires remontant le vers la source d'ions. Optique à trois étages dite "Accel-Post. Accel-Decel" : même optique que la précédente avec en plus un étage de post-accélération permettant d'adapter le faisceau à l'optique. Cette optique d'une technologie plus élaborée permet de maîtriser l'émission et, par onséquent l'homogénéité du bombardement de la cible. L'optique Accel-Decel associée à un fonctionnement multifaisceau , permet de proposer une solution, satisfaisant le cahier des charges du projet. Les premiers tests de l'étude du prototype expérimental d'essai montrent que la source d'ions Penning multicellulaire assoc1ee avec une optique de type multifaisceau à 2 étages, fournit le faisceau d'ions cible requis avec Jmax = 1,15 mA/cm2. Ce résultat, très encourageant, a été obtenu à une pression de 0,14 Pa.
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Lapre, Coraline. "Caractérisation des régimes de stabilité et instabilité des lasers à soliton dissipatif avec dynamiques soliton-similariton et régénération Mamyshev." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2021. http://www.theses.fr/2021UBFCD053.
Full textAbstract:
Les lasers ultrarapides produisant des impulsions picosecondes et sub-picosecondes sont connus pour présenter un riche éventail de dynamiques non linéaires qui sont d'un grand intérêt tant du point de vue fondamental qu'appliqué. Bien que les instabilités dans les lasers ultrarapides aient été étudiées depuis plusieurs décennies, le développement récent de techniques de mesure avancées a ouvert de nouvelles perspectives dans leur analyse. Dans cette thèse, nous présentons une étude expérimentale des régimes de dynamiques complexes appliquée à deux différentes classes de lasers à fibre impulsionnels fonctionnant autour de 1550 nm : un laser soliton-similariton, et un oscillateur de Mamyshev. Dans les deux cas lors du régime stable, notre caractérisation se base sur la technique d'autocorrélation résolue en fréquence (FROG) qui fournit l’accès aux mesures complètes de l'intensité et du chirp. En présence d’instabilités, nous appliquons la technique de transformée de Fourier dispersive qui nous permet d’enregistrer en temps réel les fluctuations spectrales tour par tour. Pour le laser soliton-similariton, le fonctionnement stable est associé à des impulsions de 7 à 10 ps de largeur spectrale de 30 nm et de puissance de sortie moyenne de 0,32 mW à 9,5 MHz. Les instabilités observées dans le laser à soliton-similariton comprennent des molécules solitons, de l'intermittence complexe, et des états multi-impulsionnels. Pour l'oscillateur de Mamyshev, le fonctionnement stable est associé à des impulsions de 3 à 5 ps de largeur spectrale de 90 à 100 nm et à une puissance de sortie moyenne de ~4 mW à 6,37 MHz. Nous présentons également des résultats sur la caractérisation du régime "noise-like pulse" avec l'ajout d'une fibre hautement non linéaire dans la cavité soliton-similariton associé à un spectre large bande couvrant 1000 nm. En plus de présenter une série de résultats expérimentaux, des simulations numériques ont également été utilisées afin de faciliter la compréhension du fonctionnement des systèmes étudiésModelocked ultrafast lasers producing picosecond and sub-picosecond pulses are well known to exhibit a very rich landscape of nonlinear dynamics that are of tremendous interest from both fundamental and applied perspectives. Although such instabilities from ultrafast laser have been studied for many decades, the recent development of advanced photonic measurement techniques has opened up new perspectives into their analysis. In this thesis, we report a detailed experimental study of the complex dynamical regimes of two different optical fibre laser systems operating around 1550 nm: a soliton-similariton laser, and a Mamyshev oscillator. In both cases, we use the time-frequency technique of frequency resolved optical gating for complete intensity and chirp characterisation in stable regimes of operation, and the real-time dispersive Fourier transform method to characterize shot-to-shot spectral fluctuations. For the particular case of the soliton-similariton laser, stable operation yields from 7 to 10 ps pulses of 30~nm spectral width and 0,32 mW average output power at 9,5 MHz. Instabilities seen in the soliton-similariton laser include novel startup, the generation of coupled soliton molecules, the emergence of complex intermittence and chaos, and the appearance of multipulse states. For the case of the Mamyshev oscillator, stable operation yields from 3 to 5 ps pulses of 90 à 100 nm spectral width and ~4 mW average output power at 6,37 MHz. We also present results on the characterization of the Noise-Like Pulse regime of the soliton-similariton laser with the addition of highly nonlinear fiber in the cavity, which generates broadband output spanning 1000 nm. As well as presenting a range of experimental results, numerical simulations are used to gain insight into the operation of the laser systems studied
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Melkonian, Jean-Michel. "Mise en forme spectrale et temporelle de sources optiques infrarouges par mélange non-linéaire à trois ondes." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00318682.
Full textAbstract:
Pour certaines applications, les lasers offrent un choix trop restreint de longueurs d'ondes, et une faible accordabilité. Ces limitations viennent du fait que l'effet laser utilise des résonances atomiques. L'optique non-linéaire permet de s'en affranchir c'est un phénomène non résonnant, donc peu sélectif en longueur d'onde. Néanmoins elle présente des caractéristiques particulières : trois fréquences différentes mises en jeu, l'absence de stockage d'énergie, et le rôle primordial de la phase relative entre les ondes. Dans ce travail nous mettons à profit ces specificités pour mettre en forme spectralement ou temporellement l'émission de lumière dans des sources infrarouges. La première source réalisée est un oscillateur paramétrique optique (OPO) à 3 μm utilisant deux cristaux de KTA. Ses performances sont discutées en régime nanoseconde. Puis nous réalisons un OPO à cristal de PPLN générant des impulsions courtes sous pompage continu par modulation active des pertes. Nous proposons ensuite d'utiliser un absorbant saturable pour verrouiller passivement les modes d'un OPO continu présentant un fort désaccord de vitesse de groupe entre la pompe et le signal. Enfin, nous considérons le cas des sources intégrant à la fois un milieu laser et un dispositif non-linéaire. Nous présentons d'abord un miroir non-linéaire à base de PPLN intégré dans un laser Cr:ZnSe, permettant de produire des impulsions picosecondes accordables autour de 2,5 μm. Nous proposons ensuite de généraliser ce principe en intégrant un OPO dans un laser afin de réaliser une source ultrabrève compacte et accordable.
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Koukos, Konstantinos. "Vers les sources optiques compatibles CMOS: corrélation entre élaboration et propriétés des nanocristaux de Si pas LPCVD." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00494388.
Full textAbstract:
Les systèmes sur puce comportant des fonctions optiques ont un vif intérêt pour les futures générations de systèmes embarqués, les telecommunications, l'instrumentation. La faisabilité d'une source silicium compatible avec la technologie CMOS reste à ce jour un verrou majeur pour ouvrir la voie à des systèmes optoélectroniques intégrés. L'utilisation des nanocristaux de silicium dans une matrice de SiO2 est actuellement une voie prometteuse visant à lever ce verrou. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de sources émettant dans le visible/proche infrarouge à base de nanocristaux de silicium, en explorant les potentialités de dépôts LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). En partant de l'étude des propriétés des nanocristaux, une approche bottom-up a été choisie pour la réalisation des composants de test. Un procédé d'élaboration du matériau actif, compatible avec la technologie CMOS, a été mis au point et nous a permis d'obtenir de façon reproductible des nanocristaux avec les propriétés souhaitées. Les mécanismes d'émission lumineuse ont été étudiés et corrélés avec les propriétés structurales et électriques. Une émission lumineuse intense a été obtenue sous excitation optique. L'obtention d'électroluminescence nécessite quant à elle une optimisation spécifique tant au niveau matériau qu'au niveau procédé technologique. A cette fin, plusieurs voies ont été explorées nous conduisant à établir le compromis entre propriétés optiques et électriques. Au terme de cette étude, nous avons évalué les avantages et inconvénients de cette technique d'élaboration et proposons des solutions pour parvenir à fabriquer un dispositif électroluminescent fonctionnel.
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Koukos, Konstantinos. "Vers les sources optiques compatibles CMOS : corrélation entre élaboration et propriétés des nanocristaux de Si par LPCVD." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/858/.
Full textAbstract:
Les systèmes sur puce comportant des fonctions optiques ont un vif intérêt pour les futures générations de systèmes embarqués, les telecommunications, l'instrumentation. La faisabilité d'une source silicium compatible avec la technologie CMOS reste à ce jour un verrou majeur pour ouvrir la voie à des systèmes optoélectroniques intégrés. L'utilisation des nanocristaux de silicium dans une matrice de SiO2 est actuellement une voie prometteuse visant à lever ce verrou. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de sources émettant dans le visible/proche infrarouge à base de nanocristaux de silicium, en explorant les potentialités de dépôts LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). En partant de l'étude des propriétés des nanocristaux, une approche bottom-up a été choisie pour la réalisation des composants de test. Un procédé d'élaboration du matériau actif, compatible avec la technologie CMOS, a été mis au point et nous a permis d'obtenir de façon reproductible des nanocristaux avec les propriétés souhaitées. Les mécanismes d'émission lumineuse ont été étudiés et corrélés avec les propriétés structurales et électriques. Une émission lumineuse intense a été obtenue sous excitation optique. L'obtention d'électroluminescence nécessite quant à elle une optimisation spécifique tant au niveau matériau qu'au niveau procédé technologique. A cette fin, plusieurs voies ont été explorées nous conduisant à établir le compromis entre propriétés optiques et électriques. Au terme de cette étude, nous avons évalué les avantages et inconvénients de cette technique d'élaboration et proposons des solutions pour parvenir à fabriquer un dispositif électroluminescent fonctionnelIntegrated systems comprising on-chip optical functions are of great interest for future generations of embedded, telecommunications sensing and instrumentation applications. The feasibility of a Silicon light source, compatible with CMOS technology remains a major hurdle in the development of systems combining optical and electronic functions on the same chip. The use of silicon nanocrystals embedded in a SiO2 matrix seems to be a promising solution. The objective of this work is to study the feasibility of visible/near infrared light sources using silicon nanocrystals obtained by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Starting with a study of the material properties, we chose a bottom-up approach to fabricate several test devices. A reproducible, CMOS compatible technological process has been established to obtain the active material with the desired properties. The mechanisms of light emission have been studied by different characterization techniques and correlated with the structural and electrical properties. We have obtained intense emission under optical excitation in the visible/near infrared domain. Electroluminescence, however, requires a specific optimization of the active layer. We have explored several different implementations and have identified the tradeoffs between optical and electrical properties. At the end of this study, we have evaluated the advantages and disadvantages of LPCVD as a fabrication method for Si nanocrystals and propose solutions for the implementation of a functional electroluminescent device
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Camy, Georges. "Sources laser ultrastables en spectroscopie de saturation : réalisation d'étalons optiques de fréquence et caractérisation de leurs qualités." Paris 13, 1985. http://www.theses.fr/1985PA132009.
Full textAbstract:
On montre que la stabilisation en fréquence des lasers à argon ionisé sur des transitions de la molécule d'iode détectées par spéctrométrie de saturation permet de réaliser des étalons de fréquence de très hautes performances dans le domaine optique. Imbrication de recherches spectroscopiques et métrologiques telles que : étude de laser à argon ionisé, structure hyperfine de la molecule I(2), spéctromètre de saturation à décalage de fréquence, profil d'absorption de la vapeur d'iode, spéctrométrie de saturation hétérodyne à haute fréquence
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Gruppi, Delphine Elisabeth. "Étude de sources laser impulsionnelles haute cadence pour l'infrarouge utilisant la conversion Raman dans les fibres optiques." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/GRUPPI_Delphine_Elisabeth_2008.pdf.
Full textAbstract:
La faisabilité d'une source impulsionnelle émettant en bande I entre 2. 1 et 2. 2 µm et en bande II entre 4 et 5 µm, basée uniquement sur des convertisseurs Raman pompés par la même source laser, est évaluée. Après un rappel des principes fondamentaux de la diffusion Raman stimulée, le laser de pompe à fibre impulsionnel est décrit. Une fibre optique à coeur dopé au GeO2 à 63% a été mise en oeuvre pour réaliser un convertisseur Raman émettant entre 2. 1 et 2. 2 µm. 500 mW de puissance moyenne Stokes à 2. 16 µm ont été obtenus, soit 130 W de puissance crête avec des durées d'impulsion de 60 ns à 60 kHz. Le facteur de qualité du faisceau Stokes obtenu en simple-passage de pompe a été évalué à M²<1. 20. La dernière partie de ce mémoire évalue un convertisseur Raman utilisant une fibre à cristaux photoniques dont le coeur creux, rempli de méthane, permettrait de générer une émission Stokes entre 4 et 5 µm. Une simulation numérique de la conversion Raman dans les fibres optiques a été développée. Elle décrit cet effet non-linéaire aussi bien dans les fibres à coeur creux rempli de gaz que dans les fibres à coeur solide, en simple-passage de pompe ou lorsque des réseaux de Bragg sont inscrits dans la fibre pour former une cavité.
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Picot-Clémente, Jérémy. "Etude de sources supercontinuum à fibres optiques en verre de tellurite pour la spectroscopie d'absorption moyen infrarouge appliquées à la détection de gaz." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS040/document.
Full textAbstract:
Ce manuscrit de thèse présente le développement et l’étude d’une source supercontinuum dans l’infrarouge moyen pour une application de détection de gaz par spectroscopie d’absorption. L’étude des sources supercontinuum est basée sur la propagation non-linéaire d’impulsions ultracourtes dans un verre de tellurite de composition 80TeO2-10ZnO-10Na2O (% molaire) et utilisé sous trois formes différentes, à savoir un échantillon massif sous la forme d’une pastille, puis une fibre microstructurée à cœur suspendu fabriquée à partir de ce même verre, et enfin cette dernière fibre ultérieurement effilée (aussi appelée « taper »). Ces trois options d’utilisation s’adaptent à différents types de sources lasers disponibles commercialement et permettent d’optimiser la génération d’une source de lumière recouvrant une gamme très large de fréquences. Chaque observation expérimentale est accompagnée de simulations numériques correspondantes qui mettent en évidence les différents mécanismes physiques et dynamiques de la génération de supercontinuum. La première étude reporte la mise en œuvre d’une source supercontinuum induite par filamentation dans l’échantillon massif, à l’aide d’un laser femtoseconde de forte énergie (plusieurs micro-Joules), et associée à une caractérisation spectro-angulaire complète. Puis, l’accent a été mis sur la génération de supercontinuum dans les fibres optiques microstructurées à cœur suspendu (avec ou sans taper) à l’aide de sources lasers femtosecondes nano-Joules. Une étude complète de fabrication et d’optimisation des propriétés de ces fibres avec ou sans taper a été menée, notamment pour améliorer les contributions linéaires et non-linéaires du guidage sur la propagation et les conversions de fréquences associées. Une source supercontinuum s’étalant de 0.6 à 3.3 µm (équivalent à 400 THz de largeur spectrale) est obtenue avec une fibre d’une longueur de 10 cm. Enfin, une source s’étalant de 0.9 à 2.6 µm, à l’aide d’un laser à fibre plus compact, a été développée grâce aux fibres microstructurées effilées pour une application de détection de gaz. Le principal objectif étant d’explorer les raies d’absorption au-delà de 2 µm, qui sont reconnues comme étant bien plus intenses et donc plus faciles à détecter. Un dispositif expérimental de spectroscopie d’absorption par source supercontinuum dans une cellule multi-passage compacte a été mis en place avec succès pour la détection de méthaneThis work focuses on the development of mid-infrared supercontinuum light sources and their application for gas detection through absorption spectroscopy. The study of supercontinuum sources is based on nonlinear ultrashort pulse propagation in tellurite glass (80TeO2-10ZnO-10Na2O) and used in three different forms, namely a thin bulk sample, a microstructured suspended-core fiber, and a tapered suspended-core fiber. These technical means adapt themselves to distinct laser sources commercially available, thus optimizing the implementation of ultrawide-band infrared light sources. Experimental observations are compared to corresponding numerical simulations, thus pointing out the different underlying physical mechanisms of supercontinuum generation. The first study reports the filamentation-induced supercontinuum source in the tellurite glass bulk sample by means of a high-energy femtosecond laser (several micro-Joules) and associated with a complete spectro-angular mapping of light distribution. Then, the main task is related to supercontinuum generation in microstructured suspended-core fibers (with or without tapering) using nano-Joule femtosecond laser sources. A complete analysis of the fiber design was performed, especially to enhance linear and nonlinear wave propagation for efficient frequency conversion processes. As a result, a supercontinuum source covering the 0.6-3.3 µm region (i.e., 400-THz spectral bandwidth) is obtained in a 10-cm tapered fiber segment. Finally, another supercontinuum source covering the 0.9-2.6 µm region, pumped by a very compact fiber laser, was developed, in particular for its application in a gas detector system. The main goal is to explore absorption lines beyond 2 µm, which are known to be more intense and then easier to detect. A complete experimental setup for supercontinuum absorption spectroscopy based on a compact multi-pass cell was successfully developed for methane detection
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Duhant, Mathieu. "Etude des sources supercontinuum à fibres transparentes dans le moyen infrarouge." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833949.
Full textAbstract:
Les travaux réalisés dans ce manuscrit portent sur l'étude de la génération de supercontinuum dans des fibres transparentes dans le moyen infrarouge. Afin de générer un supercontinuum entre 3 et 5 µm, nous chercherons à comparer différentes familles de verres tels que les verres de fluorures, les verres d'oxydes de tellures et les verres de chalcogénures. Ces fibres sont pompées à l'aide de laser à fibre émettant autour de 2 µm en régime impulsionnel nanoseconde ou picoseconde. Cette longueur d'onde permet de s'approcher du zéro de dispersion chromatique de certaines fibres. Nous générons un supercontinuum jusqu'à 3800 nm dans des verres fluorés. Une connectique, dont la transmission est d'environ 75 %, est réalisée entre une fibre ZBLAN et une fibre SiO2. Une mesure des raies d'absorption du méthane est réalisée autour de 3300 nm à l'aide du supercontinuum généré dans les verres fluorés. Un supercontinuum est généré jusqu'à 2900 nm dans une fibre en oxyde de tellure. L'étendue du spectre aux grandes longueurs d'onde est limitée par l'atténuation de la fibre. Enfin, plusieurs compositions de verres de chalcogénures sont testées (As38Se62, As40S60, Ge10As22Se68). Ces fibres seront tout d'abord pompées dans leur régime de dispersion normale et nous observerons la formation de 4 sauts Raman successifs. Le gain Raman dans les verres AsSe est estimé à (1,6+/- 0,5) x 10E-11 m/W. Un compromis entre le contrôle de la dispersion chromatique et le couplage dans la fibre nous conduit à réaliser des fibres effilées dont le diamètre varie sur la longueur de la fibre. Nous obtiendrons alors un supercontinuum dans une fibre effilée en verre d'AsSe jusqu'à 2600 nm
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Kergoustin, David. "Sources optiques infrarouges impulsionnelles ultra-courtes et spectralement ultra-larges générées par effet Raman dans les fibres creuses." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0097.
Full textAbstract:
Les fibres à coeur creux à gaine à cristaux photoniques (HC-PCF) remplies de gaz à haute pression s’avèrent être un outil efficace pour générer, par effet Raman stimulé (SRS), de larges peignes de fréquences. Ces derniers se montrent cohérents grâce au régime fortement transitoire de la SRS permettant l’amplification, depuis le niveau quantique jusqu’au niveau macroscopique, d’un unique mode spatio-temporel. Il en résulte la génération d’ondes Stokes avec une phase bien déterminée. Ces travaux de thèse ont notamment pour but d’étudier comment cette cohérence survit dans le temps, entre deux impulsions consécutives, afin d’évaluer la possibilité d’obtenir un nouveau mécanisme de verrouillage de modes. L’accent est également porté sur la versatilité de la technologie des fibres creuses remplies de gaz en proposant de nouvelles sources lasers originales. Ces sources exploitent des phénomènes non-linéaires comme l’effet Raman ou l’effet Kerr pour générer des rayonnements aussi bien sur un large spectre qu’à une longueur d’onde précise dans l’infrarouge. Enfin, la synthèse d’un train d’impulsions ultra-courtes est réalisée. La période de ce dernier est égale à l’inverse du décalage fréquentiel entre les lignes du peigne. Ce résultat est donc l’illustration parfaite de la cohérence des peignes de fréquences Raman ultra-larges ainsi générés, et est une étape de plus vers l’apparition d’un générateur de fonctions optiques. Un tel générateur serait un élément indispensable pour le processeur d’un ordinateur photoniqueGas-filled Hollow-Core Photonic Crystal Fibers (HC-PCF) are efficient tools regarding ultra-wide and coherent optical frequency combs by Stimulated Raman Scattering (SRS). Coherence is reached thanks to highly transient regime as it allows amplification, from quantum to macroscopic level, of a unique spatial and temporal mode (TSM). This results in the generation of Stokes waves with a well-determined phase. The present work details on which time scale coherence can subsist, between two consecutive pulses. The possibility of making a new kind of mode-lock is studied. Then the extreme versatility of gas-filled HC-PCF is illustrated by presenting different kind of new laser sources, exploiting different nonlinear phenomena as Raman and optical Kerr effects. Both ultra-broad and infrared sources are proposed. Then, ultra-short optical wave synthesis is performed. The repetition rate of these pulses is equivalent to the frequency shift of first rotational Raman transition in hydrogen, perfectly showing that ultra-wide Raman frequency combs are coherent. This result is a new step regarding an all-optical waveform generator. Such a device would be of major importance in a future photonic computer
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Dezert, Romain. "Theoretical study of isotropic Huygens particles for metasurfaces." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0415.
Full textAbstract:
Les avancées récentes en optique à l'échelle nanométrique ont donné naissance à une nouvelle branche de la nano-photonique visant à manipuler la diffusion de nanoparticules, avec de nombreuses applications potentielles en communication optique, en photovoltaïque, pour le développement de nano-antennes, de capteurs, etc. La réponse de nano-diffuseurs est souvent caractérisée en termes de multipoles électromagnétiques dont les ajustements constituent un moyen efficace pour façonner à souhait les diagrammes de rayonnement de particules. En particulier, des interférences destructives entre multipoles de parité spatiale opposée peuvent être exploitées pour annuler la rétro-diffusion d’objets de petites tailles. Cet effet, théoriquement prédit il y a 30 ans par Milton Kerker, permet aujourd’hui de concevoir des particules sub-longueur d'onde diffusant la lumière uniquement vers l'avant, partageant ainsi les principales caractéristiques des sources théoriques fictives utilisées dans le principe de Huygens-Fresnel. Une fois assemblées en réseau périodique bidimensionnel, ces particules, appelées "sources de Huygens", offrent des opportunités uniques dans le développement de composants optiques plats et ultrafins, appelés "métasurfaces", permettant un contrôle arbitraire de la phase, de l'amplitude et/ou de la polarisation de faisceaux lumineux. Ainsi, au cours des dernières années, les métasurfaces de Huygens ont été très largement explorées comme alternative à l’optique traditionnelle pour la conception de surfaces remplissant les fonctions de lentilles, de déflecteurs de faisceau, de vortex optique, d’hologrammes ou d’absorbeurs parfaits. Ces travaux se sont notamment appuyés sur des sources de Huygens anisotropes pouvant être obtenues par les technologies dites ‘’top-down’’. Contrairement aux approches étudiées jusqu'à présent, cette thèse porte sur l'étude de sources de Huygens isotropes. Nous étudions en particulier des particules homogènes, composites ou de types coeur-coquille pour atteindre le régime de Kerker. Nous démontrons la possibilité de façonner le front d'onde de faisceaux optiques en utilisant des systèmes sphériques constitués d’amas de particules diélectriques. Nous présentons également un formalisme multipolaire pouvant être exploité pour optimiser l'absorption de surface de Huygens. Comme fil conducteur de notre projet, les objets que nous étudions sont adaptés aux technologies ascendantes (dite "bottom-up") et pourraient de manière réaliste être obtenue par synthèse colloïdale et procédés d’auto-assemblage, offrant ainsi une alternative aux métasurfaces classiquement obtenues par lithographieRecent developments in optics at the nanoscale have given rise to a new branch of nano-photonics aimed at manipulating the scattering of nanoparticles, with numerous potential applications in optical communication, nano-antennas, photovoltaics, sensing, etc. The response of nano-scatterers is often characterized in terms of electromagnetic multipoles. Tailoring these multipoles represents an efficient scheme to engineer three-dimensional radiation diagrams. For instance, destructive interferences between multipoles of opposite spatial parity can be exploited to cancel backscattering. This effect, theoretically predicted 30 years ago by Milton Kerker, makes it possible to produce subwavelength particles that scatter light in the forward direction, thus sharing the main features of the fictitious sources used in the Huygens-Fresnel principle. Once assembled in a periodic two-dimensional network, such particles, named ''Huygens sources'', offer unique opportunities for the development of flat and ultrathin optical components called "metasurfaces" that enable the arbitrary control of the phase, amplitude and/or polarization of a beam of light. Over the past few years, Huygens metasurfaces have been widely explored to engineer highly efficient lenses, beam deflectors, vortex beams, holograms or perfect absorbers, that have relied on two-dimensional anisotropic Huygens sources. In contrast to approaches investigated thus far, this thesis focuses on the study of isotropic Huygens sources. We investigate homogeneous, composite and core-shell particles as a solution to reach the Kerker regime. Subsequently, we demonstrate that wave-front shaping is indeed possible by using spherical systems composed of clusters of dielectric inclusions and we present a multipolar formalism that can be used as a guideline to optimize the absorption of Huygens arrays. The structures we study are realistically achievable by bottom-up fabrication and self-assembly, offering an alternative to the classical lithographically fabricated metasurfaces
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Dubreuil, Nicolas. "Sources à diode laser auto-organisables - Nonlinearités dans des nanostructures semi-conductrices." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00561194.
Full textAbstract:
La première partie du manuscrit est consacrée au fonctionnement de sources à diode laser en montage de type cavité étendue et qui intègre un filtre holographique. Ce filtre intra-cavité est dynamique est constitué de l'association d'un matériau photoréfractif et d'un réflecteur. Nous montrons que ce filtre est équivalent à un filtre Fabry-Perot dont l'un des miroirs est constitué par un réseau de Bragg photoréfractif enregistré par la structure de modes du laser. Ses caractéristiques sont décrites en détail. Une brève analyse de stabilité d'un laser auto-organisable illustre le processus de sélection entre les modes, induit par le filtre Fabry-Perot photoréfractif. Nous avons alors étudié des fonctionnements de sources à diode laser montée en cavité étendue utilisant comme réflecteur distant un filtre Fabry-Perot photoréfractif. Dans le cas des diodes laser qualifiées de limitée par diffraction, où l'émission laser est supportée par un seul mode transverse, cette configuration originale force l'oscillation de la source sur un seul mode longitudinal et ce, sur une large plage de courant d'injection. Ce comportement a été démontré pour des longueurs d'onde de fonctionnement allant de 630 à 1550 nm et des puissances de sortie variant de quelques dizaines de milliWatt au Watt. Enfin, nous avons démontré qu'un tel filtre dynamique utilisé avec des diodes laser à ruban large, supportant plusieurs modes transverse, introduit également des pertes sélectives sur la structure transverse des modes. L'application dans ce dernier cas est l'amélioration de la brillance de sources à diode laser de puissance. Enfin, nous présentons le fonctionnement original d'une source à diode laser accordable dont la longueur d'onde de fonctionnement est fixée par l'injection optique temporaire d'un faisceau issu d'un laser maître. Cette source présente la particularité de disposer dans sa cavité d'un milieu holographique dynamique de type photoréfractif qui lui permet, après arrêt de l'injection, de conserver un fonctionnement à la longueur d'onde préalablement imposée par le laser maître. En utilisant un laser maître accordable en longueur d'onde, nous avons réalisé l'adressage optique d'une telle source suivant un peigne de longueurs d'onde quasi périodique. La seconde partie du manuscrit traite des études sur le renforcement des interactions nonlinéaires dans des milieux micro-structurés en semi-conducteurs. La première étape a nécessité le développement complet d'une source OPO accordable en longueur d'onde et délivrant des impulsions picosecondes. Nous rapportons la première démonstration expérimentale et quantitative sur le lien entre la propagation d'une impulsion en régime de lumière lente et l'exaltation des nonlinéarités. Nous avons en particulier étudié les phénomènes d'absorption à deux photons (TPA) et d'auto-modulation de phase induits par les effets Kerr optique et de réfraction par les porteurs libres (FCR) générés par TPA. Par un ajustement de nos courbes expérimentales, sans paramètre ajustable (en s'appuyant sur la valeur de la vitesse de groupe mesurée en régime de propagation linéaire), nous avons démontré de manière quantitative l'effet de l'exaltation des nonlinéarités par l'effet du ralentissement de la lumière. Parallèlement, nous avons initié une étude consacrée à la diffusion Raman stimulée dans des nano-structures semi-conductrices. Nous avons démontré, dans des nanoguides de silicium sur isolant, une saturation du facteur d'amplification Raman par l'élargissement spectral des impulsions pompe par des effets d'automodulation de phase nonlinéaire. Enfin, nous présentons nos résultats expérimentaux sur le fonctionnement d'une microcavité doublement résonnante en régime de diffusion Raman stimulée.
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SIGNORATO, RICCARDO. "Optiques réflectives pour les lignes de lumière ESRF en mode actif/adaptatif." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10302.
Full textAbstract:
Apres l'avenement des machines dites de troisieme generation (esrf, aps, spring-8, elettra. . . ) le defi principal pour l'optique en reflexion est la conservation de la tres faible emittance du faisceau x. Cette these presente le developpement de plusieurs types de miroirs concus pour maitriser les contraintes techniques imposees par la necessite de ne pas degrader la qualite optique des faisceaux x. On a particulierement soigne : (i) la possibilite de varier le rayon de courbure (miroirs actifs) et (ii) la precision dans l'obtention de profils spheriques ou aspheriques pour les surfaces reflechissantes. Cette these se compose de cinq chapitres. Le premier consiste en une breve introduction aux sources de rayonnement synchrotron, principalement les onduleurs. Le chapitre deux traite des aspects theoriques, analytiques de l'optique x en reflexion et presente la methode numerique du trace de rayons, souvent utilisee pour etudier l'optique d'une ligne de lumiere. Une procedure permettant de tenir compte des profils reels mesures des miroirs x dans les simulations numeriques, a ete developpee et mise au point. Le chapitre trois est dedie a un dispositif a deux miroirs focalisant dans le plan vertical. L'instrument a ete caracterise optiquement et mis en service sous faisceau x. Le chapitre quatre decrit l'etude de l'optique reflective et de sa mecanique pour une ligne de lumiere dediee a la spectroscopie x. Les instruments ont ete specifies, fabriques et sont maintenant testes in-situ. Le dernier chapitre est dedie a la partie la plus originale de mon travail de recherche : un type nouveau de longs miroirs (entre 0. 5 et 1 m) segmentes a courbure variable, bases sur l'effet piezo-electrique direct. Deux prototypes ont ete concus, fabriques et experimentes avec succes dans le laboratoire de metrologie optique, montrant un potentiel prometteur concernant la compensation adaptative.
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Louot, Christophe. "Sources de supercontinuum pour la microspectroscopie Raman cohérente large-bande." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0015/document.
Full textAbstract:
La microspectroscopie Raman cohérente (CARS) est une méthode d'analyse optique sans marqueur qui permet d'identifier des liaisons moléculaires dans un milieu d'intérêt (échantillon) pour permettre de déterminer la composition chimique de ce milieu. Elle nécessite l'excitation concomitante de l'échantillon par deux ondes spectralement décalées (onde pompe et onde Stokes) afin de faire entrer en résonance les liaisons à détecter. Pour la détection de plusieurs liaisons simultanément (microspectroscopie Raman cohérente large-bande ou Multiplex-CARS), la source Stokes monochromatique est remplacée par une source laser large-bande (supercontinuum). Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse visent à proposer de nouvelles sources de supercontinuum émettant des faisceaux optimisés en termes d'élargissement spectral et de densité spectrale de puissance pour la microspectroscopie Multiplex-CARS. Pour ce faire, les moyens de développer des continuums spectraux performants ont été explorés dans trois fibres optiques différentes: une fibre microstructurées air/silice monomode à gros cœur dopé à l'ytterbium permettant une réamplification du signal tout au long de sa propagation ; une fibre monomode conventionnelle en régime de dispersion normale pour obtenir un élargissement spectral par saturation du gain Raman ; une fibre multimode dans laquelle le faisceau spectralement élargi par saturation du gain Raman à très forte puissance subit également un auto-nettoyage spatial par effet Kerr tout au long de sa propagation, produisant en sortie un faisceau de forte brillance dont le profil d’intensité est semblable à celui du mode fondamental. Une étude spectrotemporelle complète est présentée pour ces trois sourcesCoherent Raman microspectroscopy (CARS) is an optical method used to identify molecular bonds in a sample in order to analyze and determine its complete composition. It requires the simultaneous excitation of the sample by two waves (the pump wave and the Stokes wave) in order to induce resonant vibration of the bond to be detected. For multiple bonds analysis (broadband coherent Raman microspectroscopy our Multiplex-CARS), the monochromatic Stokes wave must be replaced by a broadband beam (supercontinuum). The aim of this thesis was to design supercontinuum sources optimized for Multiplex-CARS application, in particular in terms of spectral bandwidth and spectral power density. Supercontinuum generation was investigated in three different optical fibers: (i) a microstructured single mode fiber with a large Yb doped core in which the input beam was re-amplified all along its propagation; (ii) a conventional singlemode fiber pumped in the normal dispersion regime in which spectral broadening was achieved by means of Raman gain saturation; (iii) a conventional graded-index multimode fiber in which the beam spectrally broadened by Raman gain saturation at very high power also experienced spatial self-cleaning by Kerr effect, resulting in a high brillance output beam with an,intensity profile close to that of the fundamental mode. A complete spectrotemporal study is achieved for each of these three sources
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Amiot, Caroline. "Nouvelles techniques de detection et d'imagerie avec des sources supercontinuum dans l'infra-rouge." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD043.
Full textAbstract:
Les méthodes de mesure optiques sont très performantes avec une sensibilité et une résolution généralement supérieure aux autres techniques, et elles possèdent aussi l’avantage d’être sans contact et non invasives. Cette thèse introduit plusieurs nouvelles techniques de détection optique et d'imagerie basées sur l’utilisation de sources super continuum dans l’infrarouge.Les propriétés uniques de ce type de source lumineuse, en particulier leur large bande spectrale combinée à une cohérence spatiale parfaite,permettent d’obtenir des performances supérieures en terme de résolution ou de sensibilité.Les techniques proposées sont expérimentalement démontrées et leurs performances caractérisées.La thèse démontre une technique de spectroscopie par absorption en cavité résonnante ainsi qu’une technique de spectroscopie par effet photo-acoustique, pour la première fois dans l’infrarouge moyen. La thèse introduit un nouveau concept de détection et d'imagerie par corrélations,équivalent à l’imagerie fantôme mais dans le domaine spectral, et son application à la spectroscopie par absorption ainsi qu'à la tomographie par cohérence optique d'objets physiques sont démontrées. Les techniques proposées et étudiées dans cette thèse ouvrent de nouvelles perspectives pour la détection sensible et l’imagerie dans l’infrarouge. De manière plus générale,les concepts introduits étant génériques, ils peuvent être étendus à d’autres régions du spectre électromagnétique et les travaux présentés sont amenés à stimuler de nouvelles idées et de nouveaux développements pour les techniques de détection et d'imagerie optiquesThe ability to detect substances or molecules with high sensitivity and to image objects with high resolution plays an important role in our everyday life as well as in advances in understanding fundamental phenomena. Optical techniques are generally highly beneficial for this purpose as they are intrinsically remote, non-invasive and exhibit superior sensitivity and resolution. In this context, it is thus not surprising that a wide range of sensing and imaging techniques have been developed in the past decades and are continuously the subject intense research. The performance of these methods depends dramatically on the type of light source that is used and it is therefore essential to tailor the light source properties to the intended method of application.A spectral region which has recently attracted a wide interest is the mid-infrared corresponding to the molecular fingerprint region and the atmospheric transparency window. This in turn has triggered renewed research effort into adapting existing technique to this particular region of the electromagnetic spectrum including the light sources and detection schemes. This thesis reports novel, proof-of-concept, broadband optical sensing and imaging techniques in the infrared using supercontinuum light, a class of light sources with unique properties. The techniques are experimentally demonstrated and their performances discussed.Specifically, the thesis demonstrate incoherent broadband cavity enhanced absorp- tion spectroscopy in the mid-infrared wavelength range from 3000 to 3450 nm. Multi-component gas detection with sub-ppm accuracy is achieved in this range, which constitutes the widest continuous detection range for this technique in the mid-infrared.Cantilever-enhanced photoacoustic spectroscopy in the mid-infrared is also demonstrated for the first time in this thesis. The approach is broadband and allows for higher photoacoustic signal intensity and enhanced signal-to-noise ratio as compared to conventional systems that use back-body radiation sources. These results offer novel perspective for photoacoustic detection opening the door to sensitive broadband and compact analysers in the mid-infrared spectral region.Exploiting the shot-to-shot fluctuations of an incoherent supercontinuum and the recent progress in ultrafast real-time spectral measurement techniques, the thesis finally reports on a novel proof-of-concept correlation sensing and imaging method in the form of spectral-domain ghost imaging. The method is fast, scan-free, and offer new opportunities for remote sensing in scattering and absorbing media, or in spectral regions where sensitive detectors are lacking. Application of this technique to broadband spectroscopic measurements gases as well as for interferometric imaging of physical objects is demonstrated. One can legitimately expect that the work presented in this thesis will foster new ideas and developments for optical sensing and imaging
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Cadiou, Erwan. "LIDAR DIAL multi espèces à base de sources paramétriques optiques pour la détection des gaz à effet de serre depuis l'espace." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLX102/document.
Full textAbstract:
Pour estimer les puits et sources des gaz à effet de serre et améliorer les prévisions d’évolution du climat, il est nécessaire de disposer de mesures précises et continues de leurs concentrations atmosphériques à l’échelle globale. Pour consolider le réseau d’observation mondial, la mise en œuvre de systèmes lidar embarqués sur satellite pour les futures missions de sondage atmosphérique depuis l’espace est considérée comme un atout à la fois innovant et complémentaire pour les méthodes de mesure actuelles. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont porté sur le développement d’un lidar à absorption différentielle (DIAL) à partir d’une source paramétrique émettant dans la gamme spectrale 1,9 – 2,3 µm. Il s’est agi de démontrer l’aptitude de la source à être mise en œuvre pour des mesures longue portée des principaux gaz à effet de serre (CO2, H2O, CH4). Dans ce but, la source a été intégrée dans une architecture lidar dimensionnée préalablement à l’aide une modélisation numérique. L’optimisation de l’instrument s’est faite autour de deux points : le contrôle de la pureté spectrale de la source, et la maîtrise de la réponse de la chaine de détection et d’acquisition. Des mesures des trois gaz ont ensuite été réalisées depuis le laboratoire à partir du signal provenant de la rétrodiffusion des aérosols ou des nuages. Ces mesures ont servi de support pour une étude approfondie des erreurs et biais de mesure. À partir de ces travaux et en s’appuyant sur des simulations, la possibilité d’intégration de la source dans un système aéroporté a été étudiée comme étape préliminaire à la mesure spatiale. Enfin, une projection des performances d’un système satellite mettant en œuvre la source a été établieSustained and accurate greenhouse gases measurements at a global scale are required to improve the knowledge on their sources and sinks and thus increase the accuracy of climate change projections. In order to consolidate the global observation networks, spaceborne lidar systems for future earth observation missions are regarded as innovative and complementary components to the present operational measurement methods. In this context, this research work has consisted in developing a differential absorption DIAL lidar based on an optical parametric source able to emit in the 1,9–2,3 µm spectral range. The purpose was to demonstrate its ability to be implemented in long range measurements of the main greenhouse gases (CO2, H2O, CH4). Then, the laser transmitter has been integrated in a lidar architecture which was previously designed using a numerical model. Improvements and optimization of the lidar system focused on two aspects: the monitoring of the spectral purity of the emitter and the control of the detection and acquisition. Concentration measurements on the three gases have been carried out from the laboratory based on atmospheric backscattered signals from clouds and aerosol. These measurements provided a basis for the investigation of the error and bias sources. On the basis of these measurements, instrument scaling for future airborne demonstrations is discussed. Projected performances of a spaceborne instrument are also presented
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Maho, Anaëlle. "Sources appliquées aux cavités auto-alimentées pour les nouveaux réseaux d’accès multiplexés en longueur d’onde." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2017. http://www.theses.fr/2017TELE0003/document.
Full textAbstract:
Les réseaux d’accès sont particulièrement concernés par les montées en débit dans un contexte exigeant et compétitif. En 2013, les verrous technologiques autour des cavités auto-alimentées limitaient leur expansion. Notre propos fut de les aborder selon une approche “composant”. A partir de caractérisations croisées entre des RSOA variés et de simulations, nous avons montré: - l’importance du seuil du RSOA sur les performances globales ; - les rôles de l’émission spontanée, de la densité de porteurs, des recombinaisons Auger et de la hauteur des barrières ; - la sensibilité des RSOA fort gain au ripple. Livrés à nos partenaires, les RSOA bande O menèrent à des résultats à l’état de l’art tandis que les RSOA aluminium ne tinrent les promesses espérées. Nous cherchâmes alors à trouver des solutions alternatives. Comparativement au RSOA, Fabry-Pérot comme EAM-RSOA limitent le chirp et sont de plus grande bande passante. Toutefois, intégrés en cavité, ils ne dépassèrent pas les 2,5 Gbit/s pour un BER restreint. Pourtant, pris séparément, RSOA et EAM autorisent des débits jusqu’à 20 Gbit/s. Nous pensons qu’en remplaçant le tronçon de fibre par de l’optique en espace libre confirmerait le potentiel de ce conceptToday, access networks have to face higher data bit rates with strong constraints and competitors. In 2013, self-seeded cavities were limited by some issues that we have tried to solve from a component point of view. Thanks to experimental observations on various RSOA and thanks to simulations, we have shown: - the impact of RSOA threshold on the global performances, - the influence of the spontaneous emission, of the carrier density, of Auger recombination as well as the barrier bandgap, - how high gain RSOA were sensitive to ripple. Delivered to our partners, O band RSOA led to state-of-the-art results whereas aluminum RSOA were disappointing. We looked for short/mid-terms solutions. Compared to RSOA, both of the Fabry-Perot and the RSOA-EAM reduce the chirp and display an enhanced bandwidth. Yet, integrated in the cavity, they were limited at 2.5 Gbit/s with a high BER. Nonetheless each of the EAM and the RSOA could support up to 20 Gbit/s. We believe we could prove such data bitrates by replacing the feeder fiber between the two components by a free space link
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Wang, Huan. "Study of an Optical Enhancement Cavity for Thomson Scattering Light Sources." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03179872.
Full textAbstract:
Les cavités d'amélioration optique (OEC) de puissance moyenne élevée ont un large éventail d'applications, y compris la diffusion Thomson produisant des rayons X / gamma quai monochromatiques à flux moyen élevé, la génération d'harmoniques d'ordre élevé (HHG) améliorée par cavité, les interféromètres à ondes gravitationnelles, Sources de lumière de microbunching en régime permanent (SSMB) et expériences d'énergie de fusion, etc. Les travaux de cette thèse se concentrent sur les études théoriques et expérimentales des OEC de puissance moyenne élevée dédiées aux sources lumineuses diffusantes Thomson. Dans le but d'augmenter le flux moyen des photons générés par diffusion Thomson, il est demandé que le faisceau laser à l'intérieur de l'OEC ait une petite taille avec une taille de rayon de quelques dizaines de microns, une longueur d'impulsion de l'ordre de la picoseconde et une puissance moyenne intra-cavité stable de quelques centaines de kilowatts. Pour décrire précisément et efficacement le champ laser hautement focalisé à l'intérieur de l'OEC à utiliser dans les simulations de la diffusion Thomson, une expression de champ de champ laser polarisé linéairement hautement focalisé corrigé non paraxial est dérivée avec une méthode d'expansion de la série Lax généralisée. Pour supprimer les instabilités modales commencent à apparaître apparemment sur OEC avec une puissance moyenne intra-cavité atteignant ~ 100 kW qui affectent la stabilité de la cavité et pourraient conduire à une perte de verrouillage, les instabilités modales sont bien décrites avec des dégénérations de mode induites par une déformation thermoélastique de la surface du miroir caractérisée par le modèle Winkler. Nous avons évoqué la méthode du miroir en forme de D pour supprimer les instabilités modales et prouvé son efficacité par simulation. Une puissance moyenne intra-cavité stable à l'échelle horaire de 200 kW a été réalisée sur le prototype OEC de la source de lumière diffusée Thomson Thomson avec mise en œuvre de miroirs en forme de D à l'intérieur. L'analyse est effectuée pour comprendre le phénomène de chute de puissance rapide apparaissant sur l'OEC qui affecte la stabilité de la cavité et empêche la puissance intra-cavité d'atteindre l'objectif conçu. Des chutes de puissance intra-cavité sont apparues avec une ampleur et une échelle de temps en fonction du niveau de puissance. L'augmentation supplémentaire de la puissance incidente a conduit à des dommages irréversibles de la surface du miroir de couplage de cavité. L'origine de ce phénomène est étudiée par imagerie de surface de miroir post mortem et analyse des signaux transmis et réfléchis par l'OEC. La perte de diffusion induite par la déformation de la surface du miroir due à un contaminant de point chaud est très probablement la physique dominante derrière ce phénomène et le comportement de la cavité pourrait être bien reproduit par simulation. Cette analyse pourrait aider à comprendre le processus physique derrière ce type de phénomène de chute de puissance apparaissant sur l'OEC appliqué dans une large gamme d'applications et à prévenir les dommages permanents au miroir. La conception complète du prototype OEC de la source de rayons X à diffusion Tsinghua Thomson (TTX) est présentée et une expérience préliminaire est effectuée dessus, réalisant l'objectif de verrouiller un laser à injection à ondes continues avec la cavité avec le gain de cavité mesuré à 133. La conception de l'installation expérimentale haute puissance pour le prototype TTX OEC et la conception pour TTX OEC à coupler avec l'anneau de stockage d'électrons sont fourniesHigh-average-power optical enhancement cavities (OEC), have a wide range of applications including Thomson scattering producing high average flux quasi-monochromatic X/gamma-rays, cavity-enhanced high-order harmonic generation (HHG), gravitational wave interferometers, steady-state microbunching (SSMB) light sources and fusion energy experiments etc. The works of this thesis focus on the theoretical and experimental studies of high-average-power OEC dedicated to Thomson scattering light sources. With the purpose of increasing the average flux of Thomson scattering generated photons, it is demanded for the laser beam inside OEC to have small waist with radius size of few tens of microns, pulse length at the order of picosecond and stable intra-cavity average power of few hundreds of kilowatts. To precisely and effectively describe the highly focused laser field inside OEC to be used in simulations of Thomson scattering, a field expression of nonparaxial corrected highly focused linearly polarized laser field is derived with a generalized Lax series expansion method. To suppress the modal instabilities start to appear apparently on OEC with an intra-cavity average power reaching ~100 kW which affect cavity stability and could lead to lose of lock, the modal instabilities are well described with mode degeneracies induced by mirror surface thermoelastic deformation characterized by Winkler model. We brought up the D-shape mirror method for suppressing modal instabilities and proved its effectiveness with simulation. An hour-time-scale stable intra-cavity average power of 200 kW was realized on the prototype OEC of Thomson scattering light source ThomX with implementation of D-shape mirrors inside. Analysis is carried out for understanding the fast power drop phenomenon appearing on OEC which affects the cavity stability and hinders the intra-cavity power reaching the designed goal. Intra-cavity power drops appeared with magnitude and time scale depending on the power level. Increasing further the incident power led to irreversible damage of the cavity coupling mirror surface. The origin of this phenomenon is investigated with post mortem mirror surface imaging and analysis of the signals transmitted and reflected by the OEC. Scattering loss induced by mirror surface deformation due to a hot-spot contaminant is found to be most likely the dominant physics behind this phenomenon and the cavity behavior could be well reproduced by simulation. This analysis could help to understand the physical process behind this kind of power drop phenomenon appearing on OEC being applied in wide range of applications and to prevent permanent mirror damage. Full design of the prototype OEC of Tsinghua Thomson scattering X-ray source (TTX) is presented and preliminary experiment is carried out on it, realizing the goal of locking a continuous wave injection laser with the cavity with the cavity gain measured to be 133. Design of the high power experimental setup for TTX prototype OEC and the design for TTX OEC to be coupled with the electron storage ring are provided