Tesi: "Interférométrie non-linéaire"

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Sacchet, Delphine. "Tomographie par cohérence optique plein champ linéaire et non linéaire." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00519355.

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Abstract (sommario):

La tomographie par cohérence optique (ou OCT pour Optical Coherence Tomography) est une technique d'imagerie des milieux biologiques basée sur l'interférométrie en lumière faiblement cohérente. Depuis son invention il y a 20 ans, l'OCT a connu un développement spectaculaire et suscite aujourd'hui encore une activité de recherche particulièrement dynamique et compétitive. L'OCT plein champ est une technique particulière d'OCT, dans laquelle des coupes transverses de l'échantillon biologique sont obtenues sans aucun balayage, permettant ainsi de révéler de manière non invasive la structure interne 3D de l'échantillon avec une résolution spatiale micrométrique. Réputée dans la communauté scientifique internationale, l'OCT plein champ est toutefois mal adaptée à l'imagerie des milieux fortement diffusants pour lesquels la profondeur de pénétration demeure relativement faible et à l'imagerie in vivo en raison de sa faible vitesse d'acquisition. L'OCT possède de plus un contraste structurel faible, basé sur les inhomogénéités d'indice de réfraction du milieu, qui rende parfois complexe voire impossible les diagnostics précoces. Ce manuscrit présente les différentes améliorations qui ont été apportées au dispositif d'OCT plein champ pour dépasser ces limites ainsi que les performances et les images obtenues.

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Bousquet, Elsa. "Optimisation non linéaire et application au réglage d'un réseau de télescopes." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/2d9a9c28-505a-4ed2-847a-8590551efa79/blobholder:0/2009LIMO4048.pdf.

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Abstract (sommario):

Nous présentons une application de l'optimisation dans le domaine de l'interférométrie optique pour détecter des exoplanètes. L'instrument est constitué de plusieurs télescopes alignés. L'objectif est de déterminer leurs positions et les amplitudes des champs reçues par chacun d'eux pour que l'instrument ait une grande résolution et une grande dynamique. Le problème est modélisé sous la forme d'un problème d'optimisation non linéaire. Nous présentons les résultats numériques obtenus. L'existence de la solution du problème est démontrée lorsque les télescopes sont régulièrement espacés. Un nouvel algorithme est aussi proposé pour résoudre un problème d'optimisation non linéaire avec contraintes d'égalité. L'approche consiste à résoudre les conditions d'optimalité perturbées de ce problème avec une méthode de Newton. La globalisation de la méthode est obtenue avec une technique de recherche linéaire. Les résultats théoriques de convergence et les tests numériques sont présentés We describe an application of nonlinear optimization in interferometric optical astronomy. The aim is to find the relative positions of the output pupils and the modulus of the beams through each pupil of a linear array of telescopes in order to design an instrument capable of imaging exoplanets. The problem is modelized under the form of a nonlinear minimization problem. Numerical experiments and theorical results are reported. We analyze too the behaviour of the Newton method applied to a sequence of perturbed optimality systems that follow from the quadra- tic penalty approach. We show that the usual requirement of solving the penalty problem at an arbitrary given precision may be replaced by a less stringent criterion while garanteeing the global convergence. Local and global convergence results are presented as well as numerical experiments

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Rivet, Sylvain. "Caractérisation complète d'un faisceau laser impulsionnel femtoseconde : mise en évidence et analyse du couplage spatio-temporel dans la propagation linéaire et non linéaire." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12448.

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Abstract (sommario):

Une nouvelle approche de caractérisation complète d'un faisceau laser impulsionnel femtoseconde est démontrée en vue d'étudier les couplages spatio-temporels dans la propagation linéaire et non linéaire. La technique basée sur un filtre spectral accordable, une technique de mesure spatiale par décalage, et une technique de mesure temporelle par interférométrie spectrale, a permis de mesurer le couplage spatio-temporel au foyer d'un objectif. Cette technique a été aussi utilisée pour mesurer les couplages spatio-temporels induits par un échantillon non linéaire du troisième ordre.

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Trifonov, Andrey. "Contrôle non destructif par des méthodes d'acoustique non linéaire pour des applications aéronautiques." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0006/document.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse est une contribution au développement des méthodes d’acoustique non linéaire pour le contrôle non destructif et l’imagerie de défauts de type contact dans les solides.Dans ce travail, des modifications sont proposées pour deux méthodes récentes de contrôle non destructif par acoustique non linéaire : l’interférométrie de coda couplée au retournement temporel, et l’imagerie non linéaire par ultrasons aériens. Le principal avantage de la première méthode est sa sensibilité extrême liée à l’accumulation des effets induits par des changements, même faibles, des propriétés de l’échantillon durant la formation de la coda. La deuxième méthode apporte une approche complémentaire en permettant de réaliser un contrôle sans contact. Les techniques développées ont été testées sur des échantillons présentant des défauts artificiels à des emplacements connus. Les performances de chacune des méthodes ont été étudiées.La deuxième partie de ce travail porte sur la description théorique des non-linéarités acoustiques de contact et leur utilisation pour le développement d’une boite à outils numériques permettant la simulation d’ondes acoustiques dans des structures complexes contenant des contacts internes. Un model physique décrivant le décalage tangentiel de deux corps en contact en présence de friction est proposé. Il aboutit à une solution analytique pour la relation présentant une hystérésis entre les déplacements de contact normal et tangentiel et les chargements. Ce modèle est utilisé comme condition aux frontières pour les surfaces de contact internes (défauts) dans un modèle de propagation d’ondes acoustiques utilisant un logiciel d’éléments finis commercial This PhD thesis work contributes to the development of nonlinear elastic methods for non-destructive testing and imaging of contact-type defects in solids.In this work, two modifications of recent nonlinear nondestructive testing methods are suggested: the coda wave interferometry combined with the nonlinear time reversal principle and air-coupled nonlinear ultrasonic imaging. The principal advantage of former technique is in its extremely high sensitivity owing to the fact that weak changes in sample's parameters are accumulated and finally greatly amplified during the formation of the coda wave. The other technique has a complimentary strength and offers a possibility of a remote detection. The developed techniques are tested on samples with artificially fabricated defects at known locations. The performance of each method is accessed and the potential for obtaining robust nonlinear images is demonstrated.The second part of the work is concerned with a theoretical description of contact acoustical nonlinearity and its use for creating of a numerical toolbox capable of simulating wave propagation in complex structures containing internal contacts. A physical model describing the tangential shift of two contacting bodies in the presence of friction has been proposed. Its result is an analytical computer-assisted solution for hysteretic relationships between normal and tangential contact displacements and loads. The contact model and derived load-displacement relationships are used as boundary conditions posed at the internal boundaries (contact surfaces) in a finite element wave propagation model programmed via commercial software

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Matha, Robin. "Interférométrie self-mixing pour la détection des conditions givrantes." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5018.

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Abstract (sommario):

Nous proposons ici une méthode permettant d'effectuer la détection de gouttelettes d'eau en condition atmosphérique de façon fiable et robuste. Pour cela, nous avons choisi de tester l'application de l'interférométrie self-mixing à cette problématique. Cette technique optique complexe consiste à extraire une information d'un signal d'interférométrie non-linéaire obtenu aux bornes d'une diode laser soumise à une rétro-injection optique sur une scène. C'est cette scène qui génère et contient l'information. Le cas d'étude représentatif est celui d'une surface solide en déplacement longitudinal dans l'axe du faisceau laser ; le signal se compose de franges d'interférométrie qui se forment dans le milieu non-linéaire qu'est le laser, chaque frange correspond à un déplacement de λ/2 de la surface (λ étant la longueur d'onde du laser) et l'orientation donne le sens du déplacement de cette surface. L'interféromètre self-mixing, une simple diode laser équipée d'une alimentation et d'une amplification en sortie, est connue pour offrir une grande versatilité dans la nature des mesures faisables (mesure de vitesse, détection de micro particules, imagerie 3D, etc) mais il offre également des avantages importants dans la conception d'un capteur : compacité, éléments robustes, peu consommateur en énergie, système auto-aligné et intrinsèquement simple. Cependant, la disponibilité de la mesure dans le signal est très dépendante de la quantité de lumière réinjectée dans la cavité laser. Dans le cadre d'une surface rugueuse cela se traduit par le renouvellement de la figure de speckle générée par la réflexion du faisceau laser sur cette surface. Nous démontrons que la disponibilité de la mesure peut être assurée en extrayant l'information depuis trois canaux d'interférométrie self-mixing (alimentation, système optique et amplification du signal) indépendants mais également en traitant ces signaux à l'aide d'un réseau de neurones pré-entrainé dans ce cadre représentatif de la surface en déplacement. Ainsi, tant qu'au moins un canal présente une information disponible le réseau neuronal est capable de reconstruire la vitesse de déplacement de la surface avec précision. De plus, l'analyse parallèle de plusieurs canaux permet d'augmenter la précision de cette reconstruction. Après avoir effectué ces travaux d'augmentation de la robustesse de l'obtention d'une mesure, ceux-ci ont été adapté à la détection de gouttes d'eau micrométriques. Après avoir adapté le réseau de neurone pour classifier les signaux ; nous parvenons à détecter avec un très faible taux d'erreur la présence de gouttelettes devant le faisceau. De plus, nous sommes également parvenus à classifier des signaux d'interférométrie issus de trois scènes différentes : un nuage de gouttes d'eau micrométriques et le même nuage dans lequel sont injectées de plus grosses gouttelettes dont le diamètre est supérieur à 100 µm avec deux distributions de tailles différentes. Finalement, nous sommes parvenus à allier intelligence artificielle avec un phénomène optique complexe pour faire la démonstration de principe d'un capteur simple, robuste, compact et fiable capable de détecter la présence de gouttelettes dans l'atmosphère ainsi que de distinguer des variations de taille de ces gouttelettes composant le nuage Here we propose a method allowing the detection of water droplets in atmospheric conditions in a reliable and robust manner. For this, we chose to test the application of self-mixing interferometry to this problem. This complex optical technique consists of extracting information from a non-linear interferometry signal obtained at the terminals of a laser diode subjected to optical feedback onto a scene. It is this scene that generates and contains the information. The representative case study is that of a solid surface moving longitudinally in the axis of the laser beam; the signal is composed of interferometry fringes which form in the non-linear medium which is the laser, each fringe corresponds to a displacement of λ/2 of the surface (λ being the wavelength of the laser) and l The orientation gives the direction of movement of this surface. The self-mixing interferometer, a simple laser diode equipped with a power supply and output amplification, is known to offer great versatility in the nature of the measurements possible (speed measurement, detection of micro particles, 3D imaging, etc) but it also offers important advantages in the design of a sensor: compactness, robust elements, low energy consumption, self-aligned and intrinsically simple system. However, the availability of the measurement in the signal is very dependent on the quantity of light reinjected into the laser cavity. In the context of a rough surface this results in the renewal of the speckle pattern generated by the reflection of the laser beam on this surface.We demonstrate that the availability of the measurement can be ensured by extracting information from three independent self-mixing interferometry channels (power supply, optical system and signal amplification) but also by processing these signals using a network of neurons pre-trained in this framework representative of the moving surface. Thus, as long as at least one channel presents available information, the neural network is able to reconstruct the speed of movement of the surface with precision. In addition, the parallel analysis of several channels makes it possible to increase the precision of this reconstruction. After carrying out this work to increase the robustness of obtaining a measurement, they were adapted to the detection of micrometric water drops. After adapting the neural network to classify the signals; we manage to detect the presence of droplets in front of the beam with a very low error rate. In addition, we also managed to classify interferometry signals from three different scenes: a cloud of micrometric water drops and the same cloud into which larger droplets with a diameter greater than 100 µm are injected with two distributions of different sizes. Finally, we managed to combine artificial intelligence with a complex optical phenomenon to demonstrate in principle a simple, robust, compact and reliable sensor capable of detecting the presence of droplets in the atmosphere as well as distinguishing variations in size of these droplets making up the cloud

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Bao, Chengheri. "Analyse par interférométrie laser de la striction diffuse et localisée dans des tôles d'aciers." Thesis, Troyes, 2016. http://www.theses.fr/2016TROY0014/document.

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Abstract (sommario):

L’évolution du champ de localisation des déformations plastiques des métaux ductiles a été suivie par interférométrie de granularité laser (ESPI) au cours d’une sollicitation de traction uniaxiale. Il a été montré que le modèle mathématique utilisé, croisement de deux bandes rectilignes, décrit bien l’évolution du champ de vitesse de déformation depuis la striction diffuse jusqu'à rupture. Les caractéristiques physiques de la localisation, telles que la largeur des bandes, leur orientation et leur vitesse de déformation maximale ont été identifiées quantitativement. Leur évolution a été suivie et analysée sous plusieurs facteurs d’influence, qui sont à la fois microscopiques, tels que la taille de grains et la structure cristalline, et macroscopiques, comme la géométrie de l’éprouvette et la direction de son prélèvement par rapport à la direction de laminage, et la vitesse de traction. Il a été trouvé que les bandes de localisation rétrécissent au cours de la striction et leur orientation évolue également. Ces évolutions, le mode de striction et le moment de transition entre la striction diffuse et localisée sont influencés différemment par ces facteurs The evolution of the plastic strain localization field of ductile metals was followed by electronic speckle pattern interferometry (ESPI) during a uniaxial tensile test. It was shown that the mathematical model, a system of two crossing straight bands, describes accurately the evolution of the strain rate field from diffuse necking up to rupture. The physical characteristics of the localization, such as the width of the bands, their orientations and maximum strain rates were identified quantitatively. Their evolutions were followed and analyzed from several influencing factors, which are both microscopic, such as grain size and crystal structure, and macroscopic, like the geometry of the specimen and the direction in which the specimen were cut with respect to the rolling direction, and the pulling speed. It has been found that the bands narrow down during the necking process and their orientations were also changing. These evolutions, the necking mode and the transition between the diffuse and localized necking are influenced differently by these factors

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Mermillod-Anselme, Quentin. "Spectroscopie cohérente non-linéaire de boîtes quantiques uniques dans des nanostructures photoniques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAY005/document.

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Abstract (sommario):

La décohérence dans les solides est un problème majeur vers la réalisation d'un processeur quantique basé sur l'utilisation de boîtes quantiques (BQs) semiconductrices comme qubits optiquement actifs. Mesurer et contrôler la cohérence optique de tels qubits s'avère donc primordial, tant d'un point de vue technologique que fondamental. Cependant, leurs tailles nanométriques, associées aux temps de vie sub-nanosecondes de leurs transitions optiques, rendent les mesures expérimentales très délicates.Ce travail de thèse propose une étude détaillée des mécanismes de déphasage et de couplage cohérent de complexes excitoniques fortement confinés dans des BQs InAs/GaAs individuelles. Pour réaliser ces mesures, j'ai développé une expérience de mélange à quatre ondes hétérodyne sensible à l'amplitude et à la phase du champ électrique émis par une BQ unique. Ce dispositif permet de mesurer le temps de vie et de cohérence d'un exciton unique, même en présence d'élargissement inhomogène. Pour augmenter l'interaction lumière-matière et l'efficacité d'extraction du signal, l'utilisation de nanostructures photoniques s'est avérée indispensable. La sensibilité optique du dispositif m'a permis d'étudier en détail les mécanismes d'interaction exciton-phonon, source importante de décohérence dans les solides, comme la formation du polaron acoustique, le couplage quadratique aux phonons acoustiques, et le déphasage induit pendant l'excitation. Par ailleurs, la réalisation de spectres bidimensionnels m'a permis de révéler le couplage cohérent entre différentes transitions excitoniques. Enfin, je présente un nouveau protocole de mélange multi-ondes permettant de contrôler la réponse cohérente d'un exciton unique que je propose d'appliquer sur une paire de BQs pour contrôler le couplage radiatif longue distance, étape fondamentale vers la réalisation d'une porte logique quantique dans les solides Decoherence in solids is a major issue towards the realization of a quantum processor based on semiconductor quantum dots (QDs) as optically active qubits. Measuring and controlling the optical coherence of such qubits is required in their fundamental studies, paving a way for technological applications. However, their nanometer size combined to the sub-nanosecond lifetime of their optical transitions, render experimental measurements very challenging.This thesis presents a detailed study of the dephasing mechanisms and the coherent coupling of excitonic complexes strongly confined in individual InAs/GaAs QDs. To achieve these measurements, I developed an heterodyne four-wave mixing experiment sensitive to the amplitude and phase of the electric field emitted by a single QD. With this setup one can measure the lifetime and the coherence time of a single exciton, even in the presence of inhomogeneous broadening. To increase the light-matter interaction and the extraction efficiency of the signal, the use of photonic nanostructures has proved to be necessary. The optical sensitivity of the setup allowed me to study in detail the mechanisms of exciton-phonon interaction, which is an important source of decoherence in solids, like the acoustic polaron formation, the quadratic coupling to acoustic phonons, and the excitation-induced dephasing. Furthermore, by inferring two-dimensional spectra, I demonstrate coherent couplings between various exciton complexes. Finally, I highlight a new multi-wave mixing protocol to control the coherent response of a single exciton, and I propose to employ it to control long-range radiative coupling between two QDs, which is a fundamental step towards achieving a quantum logic gate in solids

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Del, Rio Louis. "Utilisation d’un processus d’optique non linéaire en somme de fréquences dans le cadre de l’optique cohérente appliquée à l’imagerie haute résolution." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/b72793dd-5942-49de-87c0-ca3332ab309a/blobholder:0/2009LIMO4070.pdf.

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Abstract (sommario):

Le travail présenté dans cette thèse tend à faire un premier pas vers l’utilisation de l’optique non linéaire dans le contexte interférométrique de la synthèse d’ouverture en astronomie optique. L’objectif principal de ce travail consiste à caractériser expérimentalement un phénomène d’interférences de signaux infrarouges en transférant les propriétés vers les signaux convertis dans le domaine visible par somme de fréquences. Les signaux infrarouges seront mélangés avec un laser de pompe monochromatique et polarisé rectilignement à 1,064 μm dans un cristal non linéaire PPLN (Niobium de Lithium à polarisation périodiquement inversée) de type massif ou guide d’onde afin d’être converti à une longueur d’onde de 632 nm. Cette opération est effectuée en entrée des deux voies d’un interféromètre fibré. Les signaux convertis sont ensuite recombinés, mélangés et comparés aux résultats obtenus par un interféromètremonté en parallèle et travaillant directement à la longueur d’émission des sources infrarouges à 1,55 μm. Dans la pratique, nous avons effectué nos expériences dans une configuration des plus simples afin de mesurer la cohérence temporelle puis spatiale des sources en analysant les signaux convertis. Tout d’abord nous avons utilisé un rayonnement bi-fréquences centré autour 1,55 μm avec un faible écart spectral pour démontrer expérimentalement le transfert de la cohérence temporelle par somme de fréquences, conséquence du théorème de Wiener Kinchine. Dans un deuxième temps, nous avons utilisé un doublet spatial à 1,55 μm pour démontrer expérimentalement le transfert de la cohérence spatiale, conséquence du théorème de Zernike Van Cittert The main scope of the present thesis is to pave the way for the use of non-linear optics in the context of interferometric synthetic aperture in astronomy. The principal achievement is the experimental characterization of the interference of infrared signals with an interferometer working at visible light. This fact is made possible through the use of a nonlinear up-conversion mechanism which preserves the information of the phase front of the signal. The infrared signals at 1,550 μm have been mixed with a common monochromatic pump laser linearly polarized at 1,064 μm in periodically poled Lithium Niobate crystals. Either bulk crystals or waveguides have been used to obtain final up-converted radiations at 632 nm. The simplest case of stellar interferometer combines the radiation of two telescopes. To replicate the same observation at visible wavelengths, we used two distinct up-conversion stages driven by a common pump. The up-converted signals are then recombined andmixed. Such results have been systematically compared with those obtained by a parallel experimental setup based on an infrared interferometer working as a reference. We have focused our experiments to very simple and archetypal configurations in which we measured their temporal or spatial coherence by analyzing the up-converted radiations. In a first set of experiments the signal was composed by a doublet of closely spaced frequencies a bi-frequency radiation centered around 1. 55 μm with a low spectral gap. Our scope was to demonstrate experimentally that the up-converion by sum frequency generation keeps preserved the temporal coherence, as a consequence of theWiener Kinchine theorem. In a second set of experiments, we used a spatial doublet at 1. 55 μm to demonstrate that the same wavelength up-conversion also preserves the spatial coherence, as predicted by the corresponding theorem of Van Cittert Zernike

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Chandra, Johanes. "Analyses expérimentales de la réponse sismique non-linéaire du système sol-structure." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU023/document.

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Abstract (sommario):

La concentration de plus en plus importante de la population dans les milieux urbains exposés à une forte sismicité peut générer de plus en plus de dommages et de pertes. La réponse sismique en milieu urbain dépend des effets du site (direct amplification et non-linéarité du sol) et du couplage entre le sol et les structures (interaction sol-structure et site-ville). Par conséquent, la compréhension de la sismologie urbaine, c'est-à-dire le mouvement du sol intégrant l'environnement urbain, est critique pour réduire les dommages. Cela passe par la prédiction du mouvement du sol dans le milieu urbain, ingrédient fondamental à l'évaluation de l'aléa sismique. La prise en compte de l'amplification provoquée par la présence de sédiments est largement étudiée. Au contraire, la réponse non-linéarité du sol et du couplage entre le sol et la structure est rarement intégrée à la prédiction du mouvement du sol. A cause de leur complexité, ces problèmes ont toujours été abordés séparément. Dans ce contexte, cette thèse analyse la réponse non-linéaire du système sol-structure en intégrant la non-linéarité du sol et de l'interaction sol-structure. Deux travaux expérimentaux ont été conduits, avec comme but de proposer un proxy, rendant compte de la non-linéarité du sol. Le premier est l'essai en centrifugeuse qui reproduit à échelle réduite la réponse du sol et des structures. L'état de contrainte et de déformation est conservé en appliquant une accélération artificielle au modèle. Cet essai a été effectué à IFSTTAR Nantes dans le cadre de l'ANR ARVISE. Différentes configurations ont été testées, avec et sans bâtiments, sous différents niveaux de sollicitation, pour analyser la réponse du sol et des structures. Le deuxième utilise les enregistrements des réseaux accélérométriques verticaux de deux sites tests californiens : Garner Valley Downhole Arrat (GVDA) et Wildlife Liquefaction Array (WLA), gérés tout deux par l'Université de Californie, Santa Barbara (UCSB), Etats-Unis. La réponse in-situ est importante car elle décrit le comportement réel du site. Plusieurs informations décrivant les conditions de sites sont disponibles et les séismes enregistrés ont permis de tester plusieurs niveaux de déformations pour reconstruire la réponse globale de chaque site. De plus, le site GVDA est équipé d'une structure Soil-Foundation-Structure-Interaction (SFSI) qui a comme objectif d'étudier les problèmes d'interaction sol-structure. Dans les deux expériences, grace au réseau accélérométrique vertical dans le sol et la structure, on peut appliquer la méthode de propagation d'ondes 1D pour extraire la réponse de ces systèmes. Les ondes sont considérées comme des ondes SH qui se propage horizontalement dans une couche 1D. La méthode interférométrie sismique par déconvolution est appliquée pour extraire l'Impulse Response Function (IRF) du système 1D. On analyse ainsi la variation de Vs en fonction de la solliictation et à différente position dans le sol ainsi que la variation des éléments expliquant la réponse dynamique du système sol-structure. On propose au final un proxy de déformation permettant de rendre compte mais aussi de prédire la nonlinéarité des sols en fonction des niveaux sismiques subits The concentration of population in urban areas in seismic-prone regions can generate more and more damages and losses. Seismic response in urban areas depends on site effects (direct amplification and nonlinearity of the soil) and the coupling between the soil and structures (soil-structure and site-city interaction). Therefore, the understanding of urban seismology, that is the ground motion incorporating the urban environment, is critical to reduce the damage. This requires the prediction of ground motion in urban areas, a fundamental element in the evaluation of the seismic hazard. Taking into account the amplification caused by the presence of sediment has been widely studied. However, the non-linearity of the soil and the coupling between the ground and the structure is seldom integrated to the prediction of the ground motion. Because of their complexity, these problems have been addressed separately. In this context, this dissertation analyzes the non-linear response of the soil-structure by integrating the non-linearity of the soil and the soil-structure interaction. Two experimental studies were performed, with the aim of providing a proxy that reflects the non-linearity of the soil. The first is the centrifuge test that reproduces the response of soil and structures at reduced scale. The state of stress and strain is conserved by applying an artificial acceleration model. This test was performed at IFSTTAR Nantes in the framework of the ANR ARVISE. Different configurations were tested with and without buildings, under different stress levels, to analyze the response of the soil and structures. The second uses the vertical accelerometric networks of two sites in California: Garner Valley Downhole (GVDA) and the Wildlife Liquefaction Array (WLA), both managed by the University of California, Santa Barbara (UCSB), USA. In-situ response is important since it describes the actual behavior of the site. Information describing the conditions of sites is widely available and the earthquakes recorded were used to test several levels of shaking to reconstruct the overall response of each site. In addition, the GVDA site is equipped with a Soil-Foundation-Structure-Interaction structure (SFSI) which aims to study the problems of soil-structure interaction. In both experiments, thanks to the vertical accelerometer network in the ground and the structure we are able to apply the 1D wave propagation method to extract the response of these systems. The waves are considered as an SH wave which propagates in a 1D horizontal layer. Seismic interferometry by deconvolution method is applied to extract the Impulse Response Function (IRF) of the 1D system. Thus the analysis of the variation in function of elastic properties of the soil and the structure is done under several magnitude of shaking, including variation in depth and the elements of the total response of the structure including the soil-structure interaction. At the end, a deformation proxy to evaluate and also to predict the nonlinear response of the soil, the structure and the soil-structure interaction is proposed

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Chen, Guangzhi. "Caractérisation de défauts dans les milieux multi-diffusants : analyse de la méthode non linéaire d’interférométrie de la coda ultrasonore." Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1004.

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Abstract (sommario):

Les signaux de coda issus de diffusion multiple sont extrêmement sensibles aux petites perturbations du milieu de propagation et permettent d’accéder à des informations sur l’endommagement des matériaux. Récemment, une méthode qui combine l’acoustique non linéaire et l’interférométrie de coda (NCWI: Nonlinear Coda Wave Interferometry) a été proposée et appliquée sur plusieurs types de matériaux (verre, mortier et béton). Dans cette thèse, des modèles numériques (pour des milieux homogènes et hétérogènes) sont développés avec la méthode des éléments spectraux pour relier les effets non linéaires observés par la NCWI à des propriétés de l’endommagement comme : le changement du module d’élasticité et du facteur de qualité au sein d’une zone d’endommagement effective (EDZ: Effective Damaged Zone), la surface de l’EDZ, la présence ou non de fissures dans l’EDZ, le changement de la longueur des fissures et leur nombre. L’objectif est de pouvoir simuler les codas hautes fréquences dans un milieu multi-diffusant en présence de différents types de non-linéarité et de proposer des modèles utiles pour le diagnostic et l’optimisation de dispositifs expérimentaux. Une validation expérimentale des lois reliant les paramètres de l’endommagement aux observables NCWI est effectuée sur une plaque d’aluminium percée. Les effets non linéaires sont causés par les contacts des filets d’un nombre variable de vis dans la plaque. NCWI permet la caractérisation et le suivi de non-linéarité, elle répond parfaitement aux besoins d’Évaluation et Contrôle Non Destructifs pour les endommagements précoces dans les matériaux complexes Coda waves are extremely sensitive to small disturbances of the propagation medium and therefore offer abundant information related to material damages. Recently, a method that combines Nonlinear acoustics and Coda Wave Interferometry (NCWI) has been proposed and applied to several types of materials (glass, mortar and concrete). In this thesis, numerical models (for homogeneous and heterogeneous medias ) are developed using the spectral element method to study the nonlinear acosutic effects highlighted by a pump wave of large amplitude and low frequency. Several parameters are related to the influence of the pump wave: the change of the elastic modulus and the quality factor within an area of Effective Damaged Zone (EDZ), the surface of the EDZ, the presence or absence of cracks within the EDZ, the change of the crack lengths and their number. The aim of numerical modeling is to be able to simulate ultrasonic coda waves in a multiple scattering medium with the presence of different types of non-linearities and to propose numerical models that are useful for the diagnosis and optimization of experimental set-ups. An experimental validation of laws linking damage parameters to NCWI observables is performed on a perforated aluminum plate. The nonlinear effects are caused by the contacts of the threads of a variable number of screws in the plate. NCWI allows the characterization and monitoring of different types of non-linearities: it perfectly answers the needs of Non Destructive Evaluation and Testing for early damage detection in complex materials

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Delmonte, Valentin. "Spectroscopie cohérente des excitons dans des nanostructures semi-conductrices innovantes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY015/document.

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Abstract (sommario):

L'évolution des technologies liées aux semi-conducteurs a amené à l'étude de la cohérence des Bits Quantiques (Qbits) dans l'objectif de réduction de la taille des composants. A l'aide de la spectroscopie cohérente non-linéaire, j'ai pu étudier les propriétés de cohérences des excitons confinés dans des boites quantiques (BQ), eux-même intégrées dans différentes nano-structures. L'intérêt des nano-structures est d'augmenter le ratio signal-sur-bruit, indispensable dans notre expérience. L'utilisation des nano-structures est aussi indispensable dans l'objectif de la mise en place d'un couplage radiatif à longue distance entre 2 BQs. Il fut tout d'abord nécessaire de caractériser des nano-structures déterministes permettant d'augmenter le rendement d 'échantillons utilisables en conservant l'intensité de signal émit par les BQs. De plus, j'ai développé mon expérience afin d'affiner notre capacité d'étudier le couplage proches entre BQs intégrées dans une micro-cavité. Ensuite Nous avons testé plusieurs formes de nano-structures 1D (trompettes et ridges) afin de d'amplifier le couplage à longue distance et et comprendre les obstacles auxquels nous auront à faire face . Enfin une caractérisation de nouveaux matériaux 2D fut réalisée, en vue de d'améliorer notre compréhension des dynamiques des excitons dans ce type de matériaux The evolution of technologies related to semiconductors has led to the study of the coherence of Quantum Bits (Qbits) in order to reduce the size of the components. Using nonlinear coherent spectroscopy, I was able to study the coherence properties of excitons confined in quantum dots (BQs), themselves integrated into different nano-structures. The interest of nanostructures is to increase the signal-to-noise ratio, essential in our experience. The use of nano-structures is also essential for the purpose of setting up a long-distance radiative coupling between 2 BQs.First of all, it was necessary to characterize deterministic nano-structures that make it possible to increase the yield of usable samples by preserving the signal intensity emitted by the BQs. In addition, I developed my experience to refine our ability to study close-coupling between BQs embedded in a micro-cavity. Then we tested several forms of 1D nano-structures (trumpets and ridges) in order to amplify the long-distance coupling and to understand the obstacles we will have to face. Finally a characterization of new 2D materials was realized, in order to improve our understanding of exciton dynamics in this type of materials

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Toumi, Souad. "Caractérisation des matériaux complexes et de leurs endommagements par la technique de la coda ultrasonore alliée à l'acoustique non linéaire." Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1024/document.

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Abstract (sommario):

Nous nous intéressons, dans cette étude, à la caractérisation d'un défaut en développe une méthode ultrasonore basée sur la diffusion multiple des ondes. Pour cela, nous avons utilisé un béton base polymère endommagé par un essai de flexion en trois points. La technique d’'Interférométrie par Onde de Coda (CWI) prend en compte les ondes issues de la diffusion multiple et qui parcourent de ce fait une distance très grande devant celle séparant la source et du récepteur. Cette technique montre la sensibilité de la coda quand le matériau est soumis en résonance non linéaire où l’ influence des conditions de l’ environnement est considéré comme limité par l’ utilisation d’ un signal différent de référence. Les résultats expérimentaux ont montré que l’ efficacité de la méthode dépend du plan de vibrations considérées. Dans le but d'étudier l’ anisotropie d’ un défaut créé dans un béton base polymère nous avons utilisé les données de l’'Emission Acoustique (EA) récoltées au cours d’ essais acoustiques en Résonance Non Linéaire pour les deux plans. L’ existence d'une différence entre les signaux enregistrés au cours de mesures de l’ EA montrent que nous produisons différents micro-mécanismes dont la présence et / ou l'absence ont un impact important important sur l'interaction entre l'onde ultrasonore et le défaut Nonlinear Resonance (NR) and Coda Wave Interferometry (CWI) have proved to be efficient to detect and follow the evolution of micro-cracks within a strongly scattering media (concrete, rocks, etc.). Nevertheless, the localization of the cracks using the same techniques is not straight forward. In order to avoid the conditioning and its subsequent relaxation effect related to NR, CWI is simultaneously applied when concrete samples are vibrating in the linear regime. Based on a comparative study of the coda signals contents (non ballistic part) in the absence and under the weak linear vibration, the localization of the mechanically induced scatterers was possible depending on the scatterers' main direction with respect to the vibration plane. The latter point raises the issue of the generated types of vibration at the scatterers. Therefore, investigations were performed using the Acoustic Emission (AE) technique, which has served to verify that the acoustic activity during the linear vibrations does change depending on the considered experimental configuration. The latter, has also a direct effect on the frequency content of the recorded AE hits showing the potential link existing between the quantitative analysis of AE hits and the generated vibration mechanisms of the existing micro-cracks

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Ventalon, Catherine. "Ascension vibrationnelle dans les hémoprotéines à l' aide d' impulsions infrarouges intenses à dérive de fréquence." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. http://www.theses.fr/2003EPXX0059.

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Toumi, Souad. "Caractérisation des matériaux complexes et de leurs endommagements par la technique de la coda ultrasonore alliée à l'acoustique non linéaire." Electronic Thesis or Diss., Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1024.

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Abstract (sommario):

Nous nous intéressons, dans cette étude, à la caractérisation d'un défaut en développe une méthode ultrasonore basée sur la diffusion multiple des ondes. Pour cela, nous avons utilisé un béton base polymère endommagé par un essai de flexion en trois points. La technique d’'Interférométrie par Onde de Coda (CWI) prend en compte les ondes issues de la diffusion multiple et qui parcourent de ce fait une distance très grande devant celle séparant la source et du récepteur. Cette technique montre la sensibilité de la coda quand le matériau est soumis en résonance non linéaire où l’ influence des conditions de l’ environnement est considéré comme limité par l’ utilisation d’ un signal différent de référence. Les résultats expérimentaux ont montré que l’ efficacité de la méthode dépend du plan de vibrations considérées. Dans le but d'étudier l’ anisotropie d’ un défaut créé dans un béton base polymère nous avons utilisé les données de l’'Emission Acoustique (EA) récoltées au cours d’ essais acoustiques en Résonance Non Linéaire pour les deux plans. L’ existence d'une différence entre les signaux enregistrés au cours de mesures de l’ EA montrent que nous produisons différents micro-mécanismes dont la présence et / ou l'absence ont un impact important important sur l'interaction entre l'onde ultrasonore et le défaut Nonlinear Resonance (NR) and Coda Wave Interferometry (CWI) have proved to be efficient to detect and follow the evolution of micro-cracks within a strongly scattering media (concrete, rocks, etc.). Nevertheless, the localization of the cracks using the same techniques is not straight forward. In order to avoid the conditioning and its subsequent relaxation effect related to NR, CWI is simultaneously applied when concrete samples are vibrating in the linear regime. Based on a comparative study of the coda signals contents (non ballistic part) in the absence and under the weak linear vibration, the localization of the mechanically induced scatterers was possible depending on the scatterers' main direction with respect to the vibration plane. The latter point raises the issue of the generated types of vibration at the scatterers. Therefore, investigations were performed using the Acoustic Emission (AE) technique, which has served to verify that the acoustic activity during the linear vibrations does change depending on the considered experimental configuration. The latter, has also a direct effect on the frequency content of the recorded AE hits showing the potential link existing between the quantitative analysis of AE hits and the generated vibration mechanisms of the existing micro-cracks

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Messager, Valérie. "Nouveaux procédés pour la caractérisation cohérente d'impulsions Femtosecondes et pour la caractérisation des non linéarités du troisième ordre." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0044.

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Abstract (sommario):

La première partie de ce travail concerne une technique originale de caractérisation complète, en amplitude et en phase, du profil temporel d' impulsions femtosecondes. Cette technique est basée sur l' interférométrie spectrale à décalage. Les modulations spectrales sont isolées par une porte temporelle rapide. Un traitement numérique direct, permet d' accéder à la différence de phase du signal de battements puis de restituer l' amplitude et la phase temporelle de l' impulsion. La seconde partie porte sur une nouvelle technique de caractérisation des non linéarités Kerr d' origine électronique dans divers matériaux. Elle exploite l' évolution de l' intensité et de la largeur spectrale d' excitations femtosecondes, due à l' automodulation de phase dans l' échantillon non linéaire testé, en fonction d' une dispersion variable introduite sur les impulsions d' entrée. Ces deux processus modifient temporellement et spectralement les impulsions. Une analyse numérique permet à partir des données expérimentales traduisant ces modifications, d' extraire la valeur complexe de la non linéarité de l' échantillon testé et le temps de réponse rapide de celle-ci This first part of this work concerns a new method for characterization in amplitude and phase, of the temporal profile of femtosecondes pulses. This technique is based on shearing interferometry in the spectral domain. Spectral modulations are isolated with a fast time gating. A direct numerical procedure permits to extract the phase difference of the beatings before recovery of the temporal amplitude and phase distributions of the pulse. The second part deals with a new technique for third order nonlinearity measurements. It exploits the changes of femtosecondes excitation, due to self phase modulation in the nonlinear sample under test versus a varying dispersion introduced on the input pulses. These two processes temporally and spectrally modify the pulses. By fitting the experimental data with the curve obtained by numerical simulation of the device we derive the complex value of the non linearity together with its fast time response

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Tephany, Christophe. "Analyse de la formabilité de renforts composites à base de fibres naturelles." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2051/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s’intéresse à la déformabilité des renforts à bases de fibres de lin lors de leur mise en forme, au cours du procédé RTM (Resin Tranfer Molding), notamment lorsque les formes considérées sont complexes. La compréhension des défauts et mécanismes de déformations de ces renforts est alors nécessaire. S’appuyant sur un banc d’essai d’emboutissage spécifique, une caractérisation globale (défauts de mise en forme) et locale (déformations des mèches par méthode optique) des préformes a été réalisée, pour différents paramètres procédés (pressions serre-flan et orientation du renfort) et matériaux (architecture). De cette étude, un défaut spécifique lors de la mise en forme a été mis en évidence : le bouclage, sous la forme de flambement hors plan des mèches. Afin de contribuer à sa compréhension, peu décrite dans la littérature, un banc de caractérisation, indépendamment du procédé, a été conçu pour reproduire le phénomène dans le plan et identifier les différents mécanismes à l’origine de ce défaut. Une méthode interférométrique pour quantifier ce phénomène est proposée et une étude paramétrique est réalisée (tensions appliquées, angle de courbure, orientation, architecture du renfort). Au sein du renfort, le comportement des mèches présente de fortes non-linéarités en tension. Un modèle macroscopique par éléments finis est proposé afin de mettre en avant l’importance de ces non-linéarités sur les résultats numérique issus de l’opération de formage. Une étude de sensibilité sous différentes conditions procédés de ces non-linéarités est également apportée This study concerns the manufacturing process of composite material from woven flax reinforcement and specifically the preforming stage of the RTM (Resin Transfer Molding) process, with complex geometries. During the process several deformation modes take place and several defects may appear and it is therefore important to understand the mechanisms controlling their appearance. A specific sheet forming bench has been used to characterise the formed shapes at the macroscopic scale (global defects) as well as at the mesoscopic scale (tow strains). Various process parameters (blank holder pressures and reinforcement orientation) and the local tensile strains were measured using an optical method. From the observed defects, the tow buckling, out of plane bending of tows, was particularly investigated as this one is not very much described in the litterature. An experimental setup independent of the forming process was designed to specifically study this defect and to quantify the key parameters controlling its appearance. An interferometric method was proposed to measure the size of the buckles with accuracy and a parametric study (applied tensions, bending angles, orientation and architecture of the reinforcement) has been completed. Within the reinforcement, the tensile behaviour of tows presents strong non-linearities. A finite elements model at the macroscopic scale is proposed to highlight the impact of these non-linearities on the forming modeling results. A sensitivity study under several process conditions has been realized

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Jacob, Xavier. "Applications de l' interaction d' ondes élastiques à la mesure des propriétés non linéaires des matériaux et à la caractérisation de champs de pression." Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077030.

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Belabas, Nadia. "Spectroscopie femtoseconde cohérente bidimensionnelle dans l'infrarouge." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007455.

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Abstract (sommario):

La spectroscopie non-linéaire femtoseconde cohérente multidimensionnelle est une technique optique analogue à la résonance magnétique nucléaire multidimensionnelle. Ce travail présente la première démonstration de spectroscopie bidimensionnelle visible (800 nm)- infrarouge (10µm) par transformée de Fourier. Cette technique permet de cartographier l'émission infrarouge d'un échantillon suivant deux dimensions spectrales : l'une dans l'infrarouge moyen, l'autre dans le domaine visible des transitions électroniques. La carte obtenue permet de corréler des spectres infrarouges et des spectres Raman vibrationnels au niveau microscopique et au plus bas ordre de non-linéarité. Cette technique est particulièrement adaptée à l'étude de molécules ou de nanostructures semiconductrices. Notre implémentation de spectroscopie bidimensionnelle visible-infrarouge a conduit à la mesure de la réponse non-linéaire du deuxième ordre pour un processus de différence de fréquences dans un cristal à l'accord de phase. Une telle mesure de la réponse effective du deuxième ordre Xi(2)(−omega2,omega3) d'un émetteur non-centrosymétrique a été effectuée par la mesure cohérente du champ infrarouge (15-40 THz) émis suite à l'excitation de l'échantillon noncentrosymétrique par une séquence de deux impulsions visibles (340-400 THz) de 16 fs parfaitement verrouillées en phase. Par ailleurs, la mesure de la dépendance spectrale complète de la réponse non-linéaire d'un échantillon plus complexe à puits quantiques asymétriques nous a permis d'observer la construction d'une règle de somme quantique sur les états de valence. Le verrouillage de phase des impulsions excitatrices a été également mis à profit pour réaliser la mise en forme indirecte d'impulsions infrarouges sur une bande spectrale inédite. Cette démonstration a été obtenue par redressement optique du battement entre deux impulsions visibles à dérive de fréquence décalées temporellement. Les développements expérimentaux détaillés dans ce travail (montage portatif Chideuportatif', contrôle tout numérique des délais et verrouillages de phase, détection auto-référencée, cales piézoélectriques longue course substituées au moteur pas-à-pas) sont cruciaux pour nos expériences où les transformées de Fourier imposent un très bon contrôle des axes temporels. Ces développements sont applicables à toutes les expériences de spectroscopie multidimensionnelle par transformée de Fourier et à de nombreuses expériences de spectroscopie optique utilisant des séquences d'impulsions pour l'excitation d'un échantillon ou la détection du champ signal.

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Jacob, Xavier. "Applications de l'interaction d'ondes élastiques à la mesure des propriétés non-linéaires des matériaux et à la caractérisation de champs de pression." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001301.

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Abstract (sommario):

Ce manuscrit présente une étude de l'interaction non-linéaire d'ondes élastiques et de différentes techniques dédiées à la mesure des propriétés non-linéaires des matériaux et des champs de pression. Nous développons l'analogie entre fluides et solides pour les ondes longitudinales dans l'approximation quadratique. L'interaction de deux ondes (30 et 2,5 MHz), analogue à une modulation de phase, permet de mesurer les coefficients de non-linéarité de différents matériaux, sur des échantillons d'environ 10 mm d'épaisseur. Les résultats obtenus dans les fluides, les gels et les solides, notamment grâce aux améliorations de l'électronique, montrent la souplesse de cette technique. L'élasticité spécifique des solides mous rend possible des expériences de génération d'harmonique et d'interaction d'onde de cisaillement, qui illustrent les caractéristiques de la non-linéarité cubique et confirment l'influence des effets de diffraction. Ces derniers sont responsables de l'apparition d'harmoniques paires. Le palpeur d'élastographie 1D constitue une configuration expérimentale qui nous rapproche des applications. L'interférométrie optique a été appliquée à la mesure de fortes pressions dans l'eau (à la focale de transducteurs de forte puissance) et de très faibles déplacements (induit par la contrainte de radiation à la surface des solides). Les améliorations de l'optique, de l'électronique et du traitement du signal rendent possible l'étude des phénomènes d'acoustique non-linéaire.

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Cassagne, Christophe. "Développement des procédés de mesure de déphasage optique : applications aux non linéarités induites par effet Kerr dans certaines molécules organiques." Thesis, Angers, 2018. http://www.theses.fr/2018ANGE0010/document.

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Abstract (sommario):

Notre étude concerne la mesure du déphasage optique non linéaire (NL) d’ordre trois. Deux catégories de procédés seront abordées : i) la technique interférométrique à décalage de phase qui permet la caractérisation de la phase avec une bonne résolution spatiale, ce qui est crucial pour un faisceau focalisé dans le milieu non linéaire. Cette technique utilise le critère des moindres carrés associé à plusieurs interférogrammes. Mise en œuvre à l'aide d'un modulateur spatial de lumière, elle fournit un calibrage pratique pour chaque déphasage considéré. La fiabilité de la méthode proposée est vérifiée par comparaison directe avec la méthode de transformation de Fourier ; ii) les méthodes innovantes de type Z-scan combinées avec un montage imageur. Elles seront ici appliquées aux mesures des coefficients NL d’ordre trois et d’ordres supérieurs. Nous montrerons que la flexibilité d’emploi d'une caméra CCD permet un meilleur pointage et suivi en temps réel du faisceau. Enfin nous nous intéresserons au montage Dark-field Z-scan bénéficiant des avantages de la microscopie à champ sombre à fort contraste. Ces améliorations ouvrent potentiellement un nouveau champ d’exploration microscopique pour l’investigation et la cartographie des effets non linéaires Our study concerns the measurement of the nonlinear (NL) optical phase shift of order three. Two categories of methods will be addressed: i) the phaseshift interferometric technique that allows phase characterization with good spatial resolution, which is crucial for a focused beam in the non-linear medium. This technique uses the least squares criterion associated with several interferograms. Implemented using a spatial light modulator, it provides a practical calibration for each phase shift considered. The reliability of the proposed method is verified by direct comparison with the Fourier transformation method; ii) innovative Z-scan methods combined with an imager assembly. They will be applied here to measurements of the NL coefficients of order three and higher. We will show that the flexibility of using a CCD camera allows for better pointing and real-time tracking of the beam. Finally, we will focus on the Dark-field Z-scan setup, which benefits from the advantages of high contrast dark field microscopy. These improvements potentially open up a new field of microscopic exploration for the investigation and mapping of non-linear effects

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Soulard, Rémi. "Réseaux d'indice et réseaux de gain dans les milieux lasers solides dopés Nd3+ ou Yb3+ Utilisation pour le mélange à deux ondes et les cavités laser auto-adaptatives." Phd thesis, Université de Caen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00576567.

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Abstract (sommario):

Le mélange d'onde dans un matériau laser solide placé en inversion de population permet d'enregistrer un hologramme de population qui est à la fois un hologramme de gain et un hologramme d'indice. Ce travail présente tout d'abord une étude fine des variations d'indice de réfraction d'origine électronique qui sont dues à une variation de polarisabilité des ions lorsqu'ils sont promus de l'état fondamental à l'état excité. Une partie de cet effet provient de la présence de bandes UV intenses, un effet qui est donc purement dispersif aux longueurs d'ondes de la transition laser. Nous avons évalué la variation de polarisabilité non résonante des ions Nd3+ et Yb3+ dans les principales matrices lasers et nous avons étudié la nature des transitions optiques à l'origine des variations d'indice observées. Nous avons ensuite exploité les résultats pour prédire le potentiel de ces matériaux laser dans le cadre d'un mélange à deux ondes non-dégénéré pour des longueurs d'ondes situées au voisinage de la transition laser. Ce modèle a été validé expérimentalement dans une fibre cristalline de YAG :Nd3+. L'étude du transfert d'énergie d'un faisceau vers un autre présente un grand intérêt pour des applications telles que la mise en phase de N lasers à fibres et l'interférométrie auto-adaptative. Par ailleurs, un laser auto-adaptatif pompé par diodes laser a été réalisé permettant l'obtention de forte énergie par impulsion. Il présente des performances en terme d'efficacité qui sont tout à fait comparables avec celles des lasers conventionnels avec des avantages supplémentaires tels que la bonne qualité de faisceau, l'aspect mono-fréquence et l'auto-déclenchement de l'impulsion.

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Zhang, Yuxiang. "Contrôle de santé des matériaux et structures par analyse de la coda ultrasonore." Thesis, Le Mans, 2013. http://www.theses.fr/2013LEMA1014/document.

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Abstract (sommario):

La coda ultrasonore présente une haute sensibilité aux perturbations du milieu de propagation. L'analyse de la coda par la Coda Wave Interferometry (CWI) permet d'évaluer précisément la variation de la vitesse de propagation (résolution en relatif de 0,001 %). Une telle évaluation peut être utilisée pour le contrôle non destructif (ECND) d’un matériau ou d'une structure.Un essai expérimental est présenté au début comme exemple d’utilisation de la CWI pour l’ECND du béton. Face aux problèmes inhérents au degré de précision de cet essai, nous présentons un protocole conçu pour améliorer la fiabilité des résultats CWI. Nous vérifions expérimenta vérifient que ce protocole peut améliorer la répétabilité de l’essai en réduisant les biais provenant des fluctuations de température ambiante et des procédures expérimentales. Avec ce protocole, une étude du comportement de béton sous un chargement uni-axial en traction directe a été effectuée en utilisant la CWI. Les comportements élastique (l’effet acoustoélastique) et anélastique (l’effet Kaiser) du béton sont observés via les résultats CWI. Un coefficient acoustoélastique effectif (Bêta) a été déterminé et utilisé pour la détection d’un endommagement léger du béton.La CWI est ensuite utilisée pour la détection globale de défauts dans un milieu initialement linéaire (verre) en observant la modulation non linéaire. L’apparition de ce phénomène non linéaire est due à la présence des défauts et détectée par la variation des résultats CWI en fonction de l’amplitude de l’onde de pompe. Nous montrons que cette méthode permet la détection des défauts et d’évaluation du niveau d’endommagement d’une manière globale sans zone aveugle With their long and complex propagation paths, coda waves can probe the propagation medium repeatedly and show a high sensitivity to the perturbations to the medium, i.e. variations in propagation velocity. Since such variations may indicate the modification of elastic properties and Coda Wave interferometry (CWI) can determine it precisely (relative resolution of 0.001%), CWI is considered a promising method for non destructive testing and evaluation (NDT&E). An experimental test is presented as an example of the CWI use on concrete for NDT&E purpose. For solving the experimental repeatability issue revealed in this test, a bias-control protocol is designed to reduce the experimental bias in CWI results. It is experimentally confirmed that this protocol can remarkably improve the reliability of CWI results and the experimental repeatability. Together with this bias-control protocol, the CWI is used to study the behaviors of concrete under uni-axial load in direct tension. Both elastic (acoustoealstic effect) and inelastic (Kaiser effect) behaviors are observed via CWI results. Effective value of acoustoelastic coefficient is then determined from CWI results and used for the detection of an early-stage damage that artificially induced to the concrete specimen. A defect-detection method of an initially linear medium (glass) is then developed by using the CWI. Due to the nonlinearity brought by the defects, acoustic mixing effect occurred, and the observation of such effect is the indication of damage. The use of a broadband pump wave and the CWI makes possible to 1) detect the damage globally without blind zone and 2) assess the damage level in an effective manner

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Le, Barbier Laura. "Etude théorique de l'interférométrie à rétro-injection optique en vue d'applications en dynamique des matériaux." Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0018/document.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de l'interférométrie par rétro-injection optique (IRO) pour la mesure de vitesse en dynamique des matériaux. La dynamique des matériaux est l'étude du comportement des matériaux soumis à des chocs (chocs laser, chocs plan,compression isentropique, projectiles, etc.). Dans ces conditions, nous cherchons à mesurer des vitesses pouvant aller jusqu'à 10 km/s. La technique IRO est couramment utilisée comme capteur embarqué pour mesurer de faibles vitesses dans divers domaines. Cependant, très peu d'études ont été réalisées sur les limites hautes vitesses de ce type de capteur. La rétro-injection optique provoque des effets non linéaires dans la cavité laser : elle perturbe la puissance d'émission optique. Suivant le taux de rétro-injection optique, le laser peut présenter un comportement chaotique et il n'est alors plus possible de récupérer l'information de la vitesse et/ou du déplacement de la cible à partir des signaux. Nous avons pour cela développé des modèles mathématiques et réalisé un grand nombre de simulations numériques afin d'évaluer les performances et les limitations de ce système. Nous avons notamment étudié l'influence de la réflectivité de la cible, de la longueur et de la fréquence de la modulation de la cavité externe The purpose of this thesis is to study the feasibility of optical feedback interferometry (OFI) for measuring velocities for dynamical material's behaviour studies. Dynamical material's behaviour studies permit to analyse the shocked material when subjects to shocks (laser shocks, isentropic compression, projectiles, etc.). In these conditions, we seek to measure velocities up to 10 km/s. The OFI technique is regularly used as an embedded system to measure slow velocities in various fields. However, very few studies have been performed for determining velocities measurement limits for this system. As a matter of fact, the optical feedback induces nonlinear effects into the laser's cavity : it disrupts the laser's emitted optical power. Depending on the optical feedback strength, the laser can show chaotic behaviour, then it is no longer possible to get the information for the target's velocity or displacement regarding the signal. In this study, we have been developing mathematical models and performing a wide range of numerical simulations to study the performances and the limits of the OFI technique. We have been also studying the influence of the targets reflectivity, the length and the modulation frequency of the external cavity

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Ventalon, Cathie. "Ascension vibrationnelle dans les hémoprotéines à l'aide d'impulsions infrarouges intenses à dérive de fréquence." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008323.

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Abstract (sommario):

La compréhension des réactions biochimiques qui se déroulent au sein des protéines est un enjeu fondamental de la biologie actuelle. Dans ce travail, nous nous sommes principalement intéressés aux premières étapes de ces réactions, qui se produisent à l'échelle de la centaine de femtosecondes. Traditionnellement, l'étude de ces premières étapes se fait à l'aide d'impulsions ultracourtes dans le domaine visible ou ultraviolet : ces impulsions font passer la molécule sur un état électronique excité, ce qui permet de déclencher la réaction étudiée de manière ultrarapide et très efficace. Dans ce travail, nous avons exploré une nouvelle voie d'excitation des molécules biologiques : nous avons utilisé des impulsions infrarouges, de manière à placer l'énergie directement dans les vibrations de la molécule. Cette technique permet théoriquement d'explorer la surface de potentiel de la protéine loin de sa région harmonique, et même d'approcher l'état de transition de la réaction catalysée par la protéine. Pour communiquer le plus d'énergie possible à la molécule, nous avons utilisé des impulsions infrarouges intenses et à dérive de fréquence qui permettent de gravir efficacement l'échelle vibrationnelle considérée. Dans une première étape, nous avons engendré des impulsions infrarouges intenses dont l'énergie est de quelques microjoules et le spectre s'étend sur 170 cm-1 environ. Nous avons ensuite caractérisé ces impulsions par diverses méthodes : nous avons notamment mesuré leur phase spectrale au moyen d'une technique de HOT SPIDER temporel, ce qui constitue la première mesure de phase spectrale autoréférencée pour des impulsions centrées autour de 10 µm. Dans une seconde étape, nous avons utilisé ces impulsions infrarouges pour exciter la vibration d'une molécule de CO liée à la myoglobine, puis à l'hémoglobine. Dans ce dernier cas, nous avons démontré l'ascension vibrationnelle de la molécule de CO jusqu'au 7ème niveau excité : nous avons ainsi réalisé la première expérience d'ascension vibrationnelle dans une molécule biologique ou plus généralement dans une macromolécule. Cette technique d'excitation nous a permis d'obtenir des données spectroscopiques nouvelles sur la carboxy-hémoglobine telles que la position et la largeur des raies d'absorption des différentes transitions vibrationnelles, les temps de vie des niveaux excités ainsi que la présence d'une anharmonicité électrique importante.

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Lelek, Mickaël. "Caractérisation d'impulsions brèves : mise en forme temporelle et spectrale pour une application à l'endomicroscopie bi-photonique." Phd thesis, Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/57958ee7-7a17-42b3-8e16-625b1eecb17c/blobholder:0/2006LIMO0047.pdf.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne tout d’abord deux techniques originales de caractérisation monocoup d’impulsions lumineuses brèves. Un autocorrélateur à deux photons à fibre optique à coeur liquide fluorescent est tout d’abord présenté. La seconde méthode, nommée SPIRIT, s’appuie sur l’interférométrie spectrale à décalage résolue temporellement sans référence. Elle met en oeuvre une étape interférométrique suivie d’une étape non-linéaire d’échantillonnage temporel tout optique. Une évolution bidimensionnelle de SPIRIT profitant des dimensions spectrale et temporelle est également démontrée. La seconde partie de ce travail concerne une technique d’acheminement d’impulsions femtosecondes énergétiques par fibre optique en vue d’une application à l’endomicroscopie non-linéaire. La mise en forme temporelle et spectrale du signal permet de pré-compenser la dispersion chromatique et l’automodulation de phase se produisant dans la fibre endoscopique constituée d’un faisceau de milliers de fibres optiques. L’endomicroscope non-linéaire a permis l’enregistrement d’images bi-photoniques de cellules de colon humain pour une puissance moyenne faible This work first of all relates to two original techniques of single-shot temporal characterization of short light pulses. A liquid core fiber autocorrelator based on two photon fluorescence is demonstrated. The second method, named SPIRIT, is based on spectral interferometry resolved in time. It implements an interferometric stage followed by a nonlinear stage of all optical time sampling. A two-dimensional evolution of SPIRIT benefiting from spectral and temporal dimensions is also presented. The second part of this work relates to femtosecond pulse delivery with optical fibers for an application to non-linear endomicroscopy. Temporal and spectral shaping allows the compensation for chromatic dispersion and self-phase modulation occurring in the endoscopic fiber that is made of a bundle of thousands of optical fibers. The non-linear endomicroscope allowed the recording of two photon images of human colon cells for a low average power incident on the biological tissues

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Ventalon, Catherine. "Ascension vibrationnelle dans les hémoprotéines à l'aide d'impulsions infrarouges à dérive de fréquence." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000964.

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Abstract (sommario):

La compréhension des réactions biochimiques qui se d'eroulent au sein des protéines est un enjeu fondamental de la biologie actuelle. Dans ce travail, nous nous sommes principalement intéressés aux premières étapes de ces réactions, qui se produisent à l'échelle de la centaine de femtosecondes. Traditionnellement, l'étude de ces premières étapes se fait à l'aide d'impulsions ultracourtes dans le domaine visible ou ultraviolet : ces impulsions font passer la molécule sur un état électronique excité, ce qui permet de déclencher la réaction étudiée de manière ultrarapide et très efficace. Dans ce travail, nous avons exploré une nouvelle voie d'excitation des molécules biologiques : nous avons utilisé des impulsions infrarouges, de manière à placer l'énergie directement dans les vibrations de la molécule. Cette technique permet théoriquement d'explorer la surface de potentiel de la protéine loin de sa région harmonique, et même d'approcher l'état de transition de la réaction catalysée par la protéine. Pour communiquer le plus d'énergie possible à la molécule, nous avons utilisé des impulsions infrarouges intenses et à dérive de fréquence qui permettent de gravir efficacement l'échelle vibrationnelle considérée. Dans une première étape, nous avons engendré des impulsions infrarouges intenses dont l'énergie est de quelques microjoules et le spectre s'étend sur 170 cm−1 environ. Nous avons ensuite caractérisé ces impulsions par diverses méthodes : nous avons notamment mesuré leur phase spectrale au moyen d'une technique HOT SPIDER, ce qui constitue la première mesure de phase spectrale autoréférencée pour des impulsions centrées autour de 10 μm. Dans une seconde étape, nous avons utilisé ces impulsions infrarouges pour exciter la vibration d'une molécule de CO liée à la myoglobine, puis à l'hémoglobine. Dans ce dernier cas, nous avons démontré l'ascension vibrationnelle de la molécule de CO jusqu'au 7ème niveau excité : nous avons ainsi réalisé la première expérience d'ascension vibrationnelle dans une molécule biologique ou plus généralement dans une macromolécule. Cette technique d'excitation nous a permis d'obtenir des données spectroscopiques nouvelles sur la carboxy-hémoglobine telles que la position et la largeur des raies d'absorption des différentes transitions vibrationnelles, les temps de vie des niveaux excités ainsi que la presence d'une anharmonicité électrique importante.

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Wasik, Valentine. "Analyse de la précision d’estimation de deux systèmes d’imagerie polarimétrique." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4348.

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Abstract (sommario):

L’imagerie polarimétrique permet d’estimer certaines caractéristiques d’un milieu qui peuvent ne pas être révélées par imagerie d’intensité standard. Cependant, les mesures effectuées peuvent être fortement perturbées par des fluctuations inhérentes aux processus physiques d’acquisition. Ces fluctuations sont difficiles à atténuer, notamment à cause de la fragilité des milieux observés ou de l’inhomogénéité des images acquises. Il est alors utile de caractériser la précision des estimations qu’il est possible d’obtenir. Dans cette thèse, cette question est abordée au travers de deux applications d’imagerie polarimétrique : la microscopie non-linéaire de second harmonique résolue en polarisation (PSHG) pour l’analyse de l’organisation structurale d’objets biomoléculaires, et l’imagerie radar polarimétrique interférométrique à synthèse d’ouverture (PolInSAR) pour l’estimation des paramètres du couvert forestier. Pour la première application, la précision d’estimation en présence de bruit de Poisson est caractérisée pour l’ensemble des assemblages moléculaires présentant une symétrie cylindrique, ce qui permet notamment d'aboutir à une procédure de détection des mesures qui ne permettent pas d’atteindre une précision d’estimation requise. Pour l’imagerie PolInSAR, on analyse une modalité d'acquisition intéressante pour les futures missions satellitaires. En particulier, on étudie dans ce contexte la précision d'estimation de la hauteur de végétation en présence de bruit de speckle en s'appuyant sur l'analyse du contraste polarimétrique. Une interprétation simple des comportements de cette modalité d'acquisition est obtenue dans la sphère de Poincaré Polarimetric imaging allows one to estimate some characteristics of a medium which might not be revealed by standard intensity imaging. However, the measurements can be strongly perturbed by fluctuations that are inherent in the physical acquisition processes. These fluctuations are difficult to attenuate, for instance because of the fragility of the observed media or because of the inhomogeneity of the obtained images. It is then useful to characterize the estimation precision that can be reached. In this thesis, this question is addressed through two polarimetric imaging applications: polarized-resolved second-harmonic generation non-linear microscopy (PSHG) for the analysis of the structural organization of biomolecular objects, and polarimetric interferometric synthetic aperture radar imaging (PolInSAR) for the estimation of vegetation parameters. For the first application, the estimation precision in the presence of Poisson noise is characterized for any molecular assembly that presents a cylindrical symmetry. This study results in particular in a procedure to detect the measurements that do not lead to a required precision. For PolInSAR imaging, we analyze an acquisition system that is interesting for future spatial missions. In particular, the estimation precision of the vegetation height is studied in this context in the presence of speckle noise by relying on the analysis of the polarimetric contrast. A simple interpretation of the behavior of this acquisition system is obtained in the Poincaré sphere

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Lelek, Mickaël. "Caractérisation d'impulsions brèves : mise en forme temporelle et spectrale pour une application à l'endomicroscopie bi-photonique." Phd thesis, Université de Limoges, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00141705.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne tout d'abord deux techniques originales de caractérisation monocoup d'impulsions lumineuses brèves. un autocorrélateur à deux photons à fibre optique à coeur liquide fluorescent est tout d'abord présenté. La seconde méthode, nommée SPIRIT, s'appuie sur l'interférométrie spectrale à décalage résolue temporellement sans référence. Elle met en oeuvre une étape interférométrique suivie d'une étape non-linéaire d'échantillonnage temporel tout optique. Une évolution bi-dimensionnelle de SPIRIT profitant des dimensions spectrale et temporelle et également démontrée. La seconde partie de ce travail concerne une technique d'acheminement d'impulsions femtosecondes énergétiques par fibre optique en vue d'une application à l'endomicroscopie non-linéaire. La mise en forme temporelle et spectrale du signal permet de pré-compenser la dipersion chromatique et l'automodulation de phase se produisant dans la fibre endoscopique constituée d'un faisceau de milliers de fibres optiques. L'endomicroscope non-linéaire a permis l'enregistrement d'images bi-photoniques de cellules de colon humain pour une puissance moyenne faible.

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Hergott, Jean-François. "Optimisation de la génération d'harmoniques d'ordre élevé et application à l'interférométrie UVX résolue en temps." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00081880.

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Abstract (sommario):

Ce travail de thèse est une contribution à l'étude du rayonnement UVX cohérent produit par génération des harmoniques d'ordre élevé d'une impulsion laser intense focalisée dans un gaz rare. Dans une première partie, nous présentons une étude approfondie de l'optimisation du flux harmonique produit soit dans une fibre creuse soit dans un jet. Dans chacun des cas, nous déterminons les facteurs limitant l'émission : accord de phase, absorption, ionisation, défocalisation. La comparaison des profils d'émission avec les simulations démontre le rôle crucial de la phase du dipôle atomique pour la génération dans une fibre. L'optimisation dans un jet conduit à des efficacités de conversion allant de 10-5 à 50nm (1010 ph/imp) à 10-7 à 15nm (5.107 ph/imp). Dans une deuxième partie, nous étudions la focalisation du rayonnement harmonique par une lentille de Bragg-Fresnel, qui permet une focalisation efficace hors axe, sans aberration. Nous mesurons pour l'harmonique 39 une tache focale de l'ordre de 2µm. Compte tenu du flux élevé et de la courte durée (femtoseconde) des harmoniques, des éclairements élevés dans l'UVX peuvent être atteints. Finalement, nous présentons les premières expériences de diagnostic de plasma par interférométrie UVX utilisant le rayonnement harmonique. Une technique originale est développée à partir de 2 sources harmoniques mutuellement cohérentes séparées spatialement. L'analogue temporel de l'interférométrie spatiale, qui utilise 2 impulsions harmoniques séparées en temps, est également démontré. Cette interférométrie fréquentielle a permis le premier diagnostic UVX de l'évolution temporelle d'un plasma avec une résolution femtoseconde. Une extension du schéma de 2 à 4 impulsions permet de mesurer avec une sensibilité extrême un déphasage équivalent à une demi-période harmonique, soit des écarts temporels à l'échelle attoseconde (1as=10-18s).

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Oliveira, Pedro. "Ultrafast lasers in the femtosecond regime : generation, amplification and measurement." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00942477.

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Abstract (sommario):

Il est intuitif qu'avec de nouveaux outils, il devient possible d'explorer de nouveaux domaines de la physique. Les champs électromagnétiques ultra-rapides sont l'un de ces outils, ils permettent de sonder la matière à de nouvelles échelles de temps, à la fois pour développer de nouvelles applications et pour la recherche fondamentale. Néanmoins, ces champs constituent en eux-mêmes un phénomène méritant d'être analysé et étudié. Le travail présenté ici est divisé en deux parties, dont la première s'occupe de la génération et amplification de lasers ultracourtes. L'amplification paramétrique optique est discutée dans les différentes configurations, notamment dans le cas où le signal a une dérivé angulaire spectrale. On discute aussi deux oscillateurs à blocage de mode en phase. Ont présente aussi une nouvelle manière d'étudier son comportement en fonction des dimensions de la sous-cavité. La mesure de ces phénomènes représente également un défi en raison de l'échelle temporelle extrêmement réduite à laquelle ces phénomènes se produisent, échelle bien trop petite pour des méthodes de mesure traditionnelles. Dans ce manuscrit, nous avons abordé deux techniques de mesure bien connues: l'autocorrélation interférométrique (IAC) du second ordre et la corrélation croisée du 3ème ordre (TOCC). Avec l'IAC et une mesure de la puissance spectrale du champ, il est possible de reconstruire intégralement le champ électrique tandis que le TOCC associé à l'autocorrélation en intensité détermine le profil en intensité de manière unique, et ont présente des algorithmes que font la reconstruction avec un haut contraste. Nous avons par ailleurs étudié la réalisation d'une nouvelle configuration de corrélateur croisé monocoup.

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Tesi sul tema "Interférométrie non-linéaire"

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