Дисертації: "Diffusion Brillouin stimulée"

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Masson-Laborde, Paul-Edouard. "Modélisation réaliste de l'instabilité de diffusion brillouin stimulée." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001913.

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Анотація:

Afin de décrire l'instabilité de Diffusion Brillouin Stimulée dans un plasma "réaliste", c'est à dire inhomogène et de grande taille, on utilise une méthode basée sur une décomposition des différentes quantités caractérisant le plasma en leur composantes de grandes et de courtes longueurs d'ondes. Cette méthode permet de décrire simultanément et de manière efficace: l'évolution hydrodynamique du plasma, la propagation du faisceau laser, la diffusion Brillouin et la génération des harmoniques de l'onde excitée. Une comparaison en 1D et 2D avec une méthode ne faisant pas cette séparation d'échelles montre que cette décomposition en harmoniques est très efficace numériquement et très fiable. Une confrontation avec des résultats expérimentaux obtenus au Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses montrent un bon accord sur les taux de réflectivité moyens ainsi que sur la localisation des ondes sonores. Une extension de ce modèle fluide pour introduire les effets cinétiques ioniques et leurs conséquences sur la désintégration vers les composantes de grandes longueurs d'ondes est aussi étudiée par des comparaisons avec des simulations PIC-Hybrid (ions particules/électrons fluides).

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Mihelic, François. "Diffusion Brillouin stimulée dans les fibres optiques : amplification Brillouin large bande et laser Brillouin." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10146/document.

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Анотація:

Dans le cadre de ce travail de thèse plusieurs études seront exposées. La première aborde le problème de la conservation de l'information lors d'un processus d'amplification Brillouin. La seconde s'attache à la réalisation d'un amplificateur Brillouin possédant une large bande passante. Enfin la dernière porte sur la réalisation de lasers Brillouin de très grande cohérence. Une étude expérimentale de la transition entre le générateur Brillouin et l'amplificateur Brillouin dans un régime de saturation est effectuée. Elle met en évidence le transfert d'énergie du générateur vers la sonde amplifiée. Nous avons prouvés que même dans un régime où un générateur est puissant, les qualités spectrales de la sonde amplifiée sont préservées quand la résonance est atteinte. Les qualités de l'amplificateur Brillouin nous amènent dans une seconde partie à tenter d'augmenter sa bande passante car l'étroitesse de la bande de gain est une limite à de nombreuses applications, en particulier dans le domaine des télécommunications. Nous explorons la possibilité de travailler avec une pompe spectralement large et démontrons un élargissement spectral dépassant 10 GHz par l'application d'une pompe originellement large. Nous démontrons un laser monomode, d'une largeur spectrale inférieure au kHz, stable en fréquence et en intensité et dont le seuil est accessible par des diodes lasers DFB commerciales. Le montage est compact, robuste et le coût de revient relativement faible. La cavité peut également être utilisée séparément, c'est-à-dire sans pompe attribuée, pour des applications d'affinement spectral ou de filtrage. Enfin, l'application du dispositif à la caractérisation spectrale de lasers cohérents est démontrée et discutée
As part of this thesis several studies will be presented. The first presentes the problem of preservation of information in a Brillouin amplification process. The second focuses on the achievement of a Brillouin amplifier with a broad bandwidth. The last part concerns the achievement of Brillouin lasers of high coherence. An experimental study of the transition between Brillouin generator and Brillouin amplifier in a state of saturation is performed. It highlights the transfer of energy from the generator to the probe. We have proven that even in a regime of powerful generator, the spectral qualities of the probe are preserved when the resonance is reached. The qualities of the Brillouin amplifier lead us in a second part to try to increase its bandwidth as narrow band gain is a limitation for many applications, especially in the field of telecommunications. We explore the possibility of working with a large-band pump to achieve broad band amplification. We prove a bandwidth above 10 GHz. We demonstrate a monomode laser, with a spectral width below one kHz, stable in frequency and intensity, in which the threshold is reached by commercial DFB laser diodes. The set-up is compact, robust and cost effective. The cavity can also be used separately, ie without pump assigned, to applications of spectral narrowing or filtering. Finally, the application of the device to spectral characterization of coherent lasers is proved and discussed

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Mihelic, François. "Diffusion Brillouin stimulée dans les fibres optiques : amplification Brillouin large bande et laser Brillouin." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10146.

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Dans le cadre de ce travail de thèse plusieurs études seront exposées. La première aborde le problème de la conservation de l'information lors d'un processus d'amplification Brillouin. La seconde s'attache à la réalisation d'un amplificateur Brillouin possédant une large bande passante. Enfin la dernière porte sur la réalisation de lasers Brillouin de très grande cohérence. Une étude expérimentale de la transition entre le générateur Brillouin et l'amplificateur Brillouin dans un régime de saturation est effectuée. Elle met en évidence le transfert d'énergie du générateur vers la sonde amplifiée. Nous avons prouvés que même dans un régime où un générateur est puissant, les qualités spectrales de la sonde amplifiée sont préservées quand la résonance est atteinte. Les qualités de l'amplificateur Brillouin nous amènent dans une seconde partie à tenter d'augmenter sa bande passante car l'étroitesse de la bande de gain est une limite à de nombreuses applications, en particulier dans le domaine des télécommunications. Nous explorons la possibilité de travailler avec une pompe spectralement large et démontrons un élargissement spectral dépassant 10 GHz par l'application d'une pompe originellement large. Nous démontrons un laser monomode, d'une largeur spectrale inférieure au kHz, stable en fréquence et en intensité et dont le seuil est accessible par des diodes lasers DFB commerciales. Le montage est compact, robuste et le coût de revient relativement faible. La cavité peut également être utilisée séparément, c'est-à-dire sans pompe attribuée, pour des applications d'affinement spectral ou de filtrage. Enfin, l'application du dispositif à la caractérisation spectrale de lasers cohérents est démontrée et discutée
As part of this thesis several studies will be presented. The first presentes the problem of preservation of information in a Brillouin amplification process. The second focuses on the achievement of a Brillouin amplifier with a broad bandwidth. The last part concerns the achievement of Brillouin lasers of high coherence. An experimental study of the transition between Brillouin generator and Brillouin amplifier in a state of saturation is performed. It highlights the transfer of energy from the generator to the probe. We have proven that even in a regime of powerful generator, the spectral qualities of the probe are preserved when the resonance is reached. The qualities of the Brillouin amplifier lead us in a second part to try to increase its bandwidth as narrow band gain is a limitation for many applications, especially in the field of telecommunications. We explore the possibility of working with a large-band pump to achieve broad band amplification. We prove a bandwidth above 10 GHz. We demonstrate a monomode laser, with a spectral width below one kHz, stable in frequency and intensity, in which the threshold is reached by commercial DFB laser diodes. The set-up is compact, robust and cost effective. The cavity can also be used separately, ie without pump assigned, to applications of spectral narrowing or filtering. Finally, the application of the device to spectral characterization of coherent lasers is proved and discussed

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Picholle, Éric. "Dynamique de la diffusion brillouin stimulee dans les fibres optiques." Nice, 1991. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01424930.

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Ce memoire presente l'etude comparative des differents modeles de la diffusion brillouin stimulee (dbs) dans les fibres optiques unimodales: on distingue en particulier le modele d'intensites bien connu, qui neglige la dynamique de l'onde acoustique devant la rapidite de son amortissement (typiquement 7 ns dans la silice) et le modele coherent a trois ondes qui autorise les transferts d'energie anti stokes de l'onde brillouin vers l'onde de pompe. Leurs predictions theoriques respectives, ainsi que des simulations numeriques sur des temps longs, sont systematiquement confrontees au comportement experimental d'un oscillateur brillouin a fibre optique en anneau. Il apparait que le modele d'intensites est susceptible de donner des resultats qualitativement faux des que l'amplitude de l'onde stokes devient superieure a celle de la pompe, ou des que l'une des deux ondes optiques presente des structures temporelles plus courtes que la dizaine de nanosecondes. On aura donc toujours interet a choisir une description coherente de la dbs; celle-ci permet en outre la prise en compte du couplage entre la dbs et l'effet kerr optique, qui s'avere indispensable dans le cas d'impulsions stokes intenses. L'un des arguments les plus forts en faveur du modele coherent est l'observation experimentale, pour la premiere fois, de quasi-solitons brillouin supraluminiques et de transparence auto-induite partielle

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Küng, Alain. "L'émission laser par diffusion Brillouin stimulée dans les fibres optiques /." [S.l.] : [s.n.], 1997. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1740.

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Saïd, Hussein. "Etude asymptotique d'un systeme semi-lineaire modelisant la diffusion brillouin stimulee." Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112385.

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Анотація:

Nous etudions un systeme semi-lineaire des equations aux derivees partielles issu de la physique du laser-plasma. Ce systeme est faiblement amorti, partiellement dissipatif et decrit l'interaction resonnante de trois ondes non lineaires. Dans la premiere partie, on demontre des resultats d'existence, d'unicite et de regularite de la solution. On demontre aussi l'existence d'un attractor universel et d'une variete inertielle et on estime les dimensions correspondantes. Les resultats precedents sont obtenus dans un domaine fini. Finalement, des resultats d'existence, d'unicite et de regularite pour le meme probleme sont obtenus dans un domaine infini

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Neuville, Cedric. "Etude expérimentale des effets multi-faisceaux sur l'instabilité de diffusion Brillouin stimulée." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLX046/document.

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Les installations laser dimensionnées pour réaliser des expériences de fusion thermonucléaire par confinement inertiel laser utilisent de nombreux faisceaux laser pour répondre à des contraintes de symétrie d'irradiation et pour déposer suffisamment d'énergie dans la matière. Malheureusement, le croisement des faisceaux laser dans un plasma impactent leurs propagations. Quand un faisceau laser se propage dans un plasma, il peut se coupler aux ondes acoustiques ioniques et diffuser une fraction importante de son énergie par diffusion Brillouin stimulée. Aussi bien les niveaux que les directions de ces diffusions sont profondément modifiés lorsque les faisceaux laser se croisent. Ce manuscrit présente l'étude expérimentale de deux types de modification multi-faisceaux :- en utilisant la flexibilité de l'installation laser LULI2000 (Laboratoire d'Utilisation des Lasers Intenses, Palaiseau, France), nous avons étudié le transfert d'énergie entre deux et trois faisceaux laser ;- les soixante faisceaux laser de l'installation OMEGA (Laboratory for Laser Energetics, Rochester, Etats-Unis) nous ont permis d'observer les diffusions produites par des instabilités Brillouin collectives dans des plasmas plans en géométrie ouverte et à l'entrée de cavités d'expériences de fusion.Ces deux mécanismes peuvent drastiquement redistribuer l'énergie laser incidente en échangeant jusqu’à 30% de l'énergie entre les faisceaux ou en diffusant plus de 10% de l'énergie laser dans des directions inhabituelles
The laser facilities designed to realize laser inertial confinement thermonuclear fusion experiments use numerous laser beams in order to meet irradiation symmetry constraints and to deposite enough energy in matter. Unfortunately, the crossing of laser beams in plasmas modifies their propagations. When a beam is propagating in plasmas, it can interact with ion acoustic waves and scatter its energy by stimulated Brillouin scattering. Not only the directions but also the levels of these scatterings are modified when beams are crossing one another in plasmas. This manuscript is about the experimental study of two kinds of multiple-beam modification:- the flexibility of the LULI2000 laser facility (Laboratoire d'Utilisation de Lasers Intenses, Palaiseau, France) enabled us to study crossed-beam energy transfer between two and three beams;- the sixty laser beams available on the OMEGA facility (Laboratory for Laser Energetics, Rochester, United-States) enabled us to observe scattering of collective Brillouin instabilities produced in planar geometries and at the entrance hole of cavities of fusion experiments.These two mecanisms can highly modify the initial laser irradiation by transferring up to 30% of the laser energy between beams and by scattering more than 10% of the laser energy in unusual directions

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Steinhausser, Bastien. "Laser à fibre multimode avec remise en forme de faisceau par diffusion Brillouin stimulée." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00864743.

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De nombreux efforts sont actuellement portés sur le développement de sources laser à fibre optique, qui ont des applications dans une variété de domaines scientifiques et industriels. Les propriétés intrinsèques de la fibre dopée sont favorables à l'obtention de fortes puissances moyennes, grâce à une excellente capacité de dissipation thermique. Cependant, le confinement de la lumière dans le coeur de la fibre et les grandes longueurs d'interaction sont à l'origine d'effets non linéaires, comme la diffusion Brillouin stimulée dans le cas d'une source de faible largeur spectrale. L'objectif de ce travail de thèse est de développer une source laser fibrée de forte énergie alliant bonne qualité spatiale et finesse spectrale, dans le but de répondre à un besoin de LIDAR à détection cohérente. L'approche suivie consiste à séparer l'obtention de l'énergie de celle de la qualité de faisceau. Avec une chaîne amplificatrice dont le dernier étage est une fibre multimode co-dopée Erbium-Ytterbium, des impulsions laser à la longueur d'onde de 1,5 μm avec une énergie supérieure à 1 mJ ont été obtenues. Le très large coeur de la fibre évite l'apparition de l'effet Brillouin, mais le profil transverse du faisceau est fortement multimode. Pour retrouver une bonne qualité de faisceau, un étage de remise en forme du profil est mis en place, mettant à profit la propriété de nettoyage de faisceau par effet Brillouin dans une fibre multimode àgradient d'indice. Par ailleurs, un schéma original d'amplification Brillouin est proposé et validé expérimentalement, permettant de conserver la largeur spectrale de la source.

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Lewis, Kévin. "Etude expérimentale et numérique de la distribution d'intensité laser dans un plasma et de son infkuence sur la diffusion Brillouin stimulée." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2008. http://www.theses.fr/2008EPXX0060.

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L'étude de la propagation d'un faisceau laser intense dans un plasma chaud est très importante pour la fusion thermonucléaire par confinement inertiel. Nous présentons dans ce travail de thèse des expériences réalisées à l'aide d'un faisceau laser focalisé au plus proche de la limite de diffraction, afin de simplifier la géométrie de l'interaction laser plasma, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de simulations numériques adaptées aux conditions de l'expérience. Nous étudions la modification de la distribution d'intensité laser au cours du temps, et en différents plans de propagation, à partir de l'imagerie résolue en temps et en espace de cette distribution d'intensité, en champ proche et en champ lointain. Nous présentons notamment la première observation expérimentale de l'instabilité de filament, l'éclatement du faisceau fonction du temps, de l'espace, du gradient de vitesse. Nous donnons enfin la première et unique observation d'images de la localisation transverse de la rétrodiffusion Brillouin stimulée.

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Le, FLoch Sébastien. "Étude de la diffusion Brillouin stimulée dans les fibres optiques monomodes standard : application aux capteurs de température et de pression." Brest, 2001. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008526.

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La diffusion Brillouin stimulée (DBS) constitue un des effets non-linéaires observés dans les fibres optiques monomodes et est d'une grande importance dans diverses applications. Elle résulte de la diffusion des ondes lasers par interaction avec les ondes acoustiques présentes dans le milieu et se manifeste essentiellement par la génération d'une onde Stokes rétrodiffusée, limitant la puissance maximale d'une onde laser transmise dans une fibre optique et impliquant une sévère contrainte pour les transmissions optiques longue distance. Le décalage fréquentiel de cette onde par rapport à l'onde laser est appelé fréquence Brillouin et est proche de 11 GHz à une longueur d'onde 1550 nm. L'analyse de l'onde Stokes permet également l'étude des effets modifiant les caractéristiques acoustiques, telles que la température et la contrainte. C'est pourquoi la DBS est largement utilisée pour la réalisation de capteurs à fibres optiques. Dans ce présent travail de thèse, une étude générale des propriétés de la DBS dans les fibres est proposée, incluant notamment l'établissement d'une nouvelle expression de la puissance de seuil et une solution approchée aux équations Brillouin traditionnelles. A partir de la technique pompe-sonde utilisant une seule source laser grâce à un modulateur électro-optique et qui consiste en l'introduction artificielle d'une onde Stokes contre-propagative que l'on balaye en fréquence, la courbe de gain Brillouin est analysée pour des températures allant de 1K à la température ambiante. La potentialité unique de capteur Brillouin fibré des très basses températures est démontrée et ce avec une sensibilité inférieure à 1ʿC. Les résultats en pression hydrostatique montrent pour la première fois une relation parfaitement linéaire avec la fréquence Brillouin, ce qui fait de la DBS un nouvel outil de mesure de la pression dans les fibres optiques.

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Mauger, Sarah. "Couplage entre auto-focalisation et diffusion Brillouin stimulée pour une impulsion laser nanoseconde dans la silice." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00638962.

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Dans le cadre des études sur l'endommagement laser liées au projet Mégajoule, nous analysons le couplage entre l'auto-focalisation induite par effet Kerr et la rétrodiffusion Brillouin stimulée pour des impulsions de durée nanoseconde se propageant dans des échantillons de silice. L'influence de la puissance d'entrée, des modulations de phase ou d'amplitude ainsi que la forme spatiale du faisceau sur la dynamique de filamentation est discutée. Nous montrons qu'une modulation d'amplitude appropriée divisant l'impulsion incidente en train d'impulsions de l'ordre de la dizaine de picosecondes supprime l'effet Brillouin pour toute puissance incidente mais réduit notablement la puissance laser disponible. A l'inverse, des impulsions modulées en phase avec une largeur spectrale comparable peuvent subir de la filamentation multiple et une auto-focalisation à distance plus courte causées par des instabilités modulationnelles. Nous démontrons cependant l'existence d'une largeur spectrale critique à partir de laquelle la rétrodiffusion peut être radicalement inhibée par une modulation de phase, même pour des fortes puissances. Cette observation reste valide pour des faisceaux de forme carrée avec des profils spatiaux plus larges, qui s'auto-focalisent beaucoup plus rapidement et se brisent en filaments multiples sur de courtes distances. L'inclusion de la génération de plasma pour limiter la croissance des ondes pompe et Stokes est finalement abordée.

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Le, Floch Sébastien. "Etude de la diffusion Brillouin stimulée dans les fibres monomodes standard. Application aux capteurs de température et de pression." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008526.

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La diffusion Brillouin stimulée (DBS) constitue un des effets non-linéaires observés dans les fibres optiques monomodes et est d'une grande importance dans diverses applications. Elle résulte de la diffusion des ondes lasers par interaction avec les ondes acoustiques présentes dans le milieu et se manifeste essentiellement par la génération d'une onde Stokes rétrodiffusée, limitant la puissance maximale d'une onde laser transmise dans une fibre optique et impliquant une sévère contrainte pour les transmissions optiques longue distance. Le décalage fréquentiel de cette onde par rapport à l'onde laser est appelé fréquence Brillouin et est proche de 11 GHz à une longueur d'onde 1550 nm. L'analyse de l'onde Stokes permet également l'étude des effets modifiant les caractéristiques acoustiques, telles que la température et la contrainte. C'est pourquoi la DBS est largement utilisée pour la réalisation de capteurs à fibres optiques. Dans ce présent travail de thèse, une étude générale des propriétés de la DBS dans les fibres est proposée, incluant notamment l'établissement d'une nouvelle expression de la puissance de seuil et une solution approchée aux équations Brillouin traditionnelles. A partir de la technique pompe-sonde utilisant une seule source laser grâce à un modulateur électro-optique et qui consiste en l'introduction artificielle d'une onde Stokes contre-propagative que l'on balaye en fréquence, la courbe de gain Brillouin est analysée pour des températures allant de 1K à la température ambiante. La potentialité unique de capteur Brillouin fibré des très basses températures est démontrée et ce avec une sensibilité inférieure à 1°C. Les résultats en pression hydrostatique montrent pour la première fois une relation parfaitement linéaire avec la fréquence Brillouin, ce qui fait de la DBS un nouvel outil de mesure de la pression dans les fibres optiques.

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Stepien, Lionel. "Diffusion Brillouin stimulée dans les fibres optiques : bruit d'intensité du laser et brûlage de trou spectral dans le générateur et l'amplificateur." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002296.

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Le travail présenté dans cette thèse porte sur le bruit d'intensité du laser Brillouin à fibre ainsi que sur le brûlage de trou spectral du processus de diffusion Brillouin stimulée (DBS) dans les fibres. Le bruit d'intensité du laser Brillouin provient principalement de deux sources : les fluctuations du coefficient de réinjection et le bruit d'intensité du laser de pompe. L'influence de chacune d'elles sur le bruit d'intensité du laser Brillouin est évaluée au moyen d'une fonction de transfert. Une étude théorique de ces deux fonctions a été réalisée puis validée expérimentalement. Nous montrons ensuite théoriquement que le brûlage de trou spectral, déjà observé expérimentalement pour le générateur et l'amplificateur Brillouin, peut être interprété en supposant que l'élargissement spectral du processus de DBS est de nature homogène. Le brûlage de trou provient de la saturation du gain conjuguée au couplage entre les variations de l'amplitude des champs optiques.

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Agaisse, Romain. "Auto-affinement spectral laser assisté par effet Brillouin." Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2023. http://www.theses.fr/2023URENS091.

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La stabilité en fréquence des lasers est une propriété recherchée dans de nombreux domaines tels que les communications optiques, la spectroscopie ou encore la métrologie temps-fréquence. Dans ce contexte, l’institut Foton a mis au point un principe permettant d’auto-affiner spectralement un laser à des niveaux extrêmement bas. Pour cela on pompe un résonateur Brillouin non-réciproque ce qui génère une onde Stokes spectralement pure. L’ajout d’une boucle à verrouillage de phase qui contre-réagit sur la pompe permet alors d’éviter les sauts de modes du résonateur Brillouin tout en affinant spectralement le laser de pompe, produisant ainsi un effet d'auto-affinement en cascade. Dans ce manuscrit, nous étudions théoriquement et expérimentalement le système d’auto-affinement spectral laser assisté par effet Brillouin. La modélisation de l’ensemble de ses constituants par le biais du formalisme des fonctions de transfert est confortée par des validations expérimentales. Ces fonctions de transfert rendent compte de la réponse des différents éléments du système vis-à-vis des fluctuations de phase et d’amplitude. L’expression de la fonction de transfert du système complet est ensuite validée expérimentalement en comparant les prévisions théoriques aux mesures de fonction de transfert en boucle ouverte ainsi qu'en réponse indicielle. L’exploitation du modèle et de ses paramètres physiques ajustables permet alors de réduire davantage les fluctuations de fréquence pour un laser de pompe à état solide émettant à 1,54 \uD835\uDF07m. Cela nous permet notamment de mettre en évidence le fait que le résonateur Brillouin dans ces conditions de verrouillage de phase joue le rôle d'une référence optique. Les performances du système sont ensuite évaluées en dupliquant ce dernier et en mesurant dans le domaine micro- onde le battement entre les deux systèmes indépendants. Finalement, le principe du « buffer reservoir » est ajouté au système d’affinement spectral. Ce principe basé sur l’insertion d’un mécanisme d’absorption non-linéaire dans le laser de pompe permet de réduire l'excès de bruit d'amplitude aux oscillations de relaxations de 32 dB. Ainsi on supprime la principale source de bruit d’amplitude converti en bruit de phase dans le système
The frequency stability of lasers is a sought-after property in many fields such as optical communications, spectroscopy and time-frequency metrology. In this context, the Foton Institute has developed a principle making it possible to spectrally self-narrow a laser at extremely low levels. For this we pump a non-reciprocal Brillouin resonator which generates a spectrally pure Stokes wave. The addition of a phase-locked loop which counter-reacts to the pump then makes it possible to avoid mode hops of the Brillouin resonator while spectrally narrowing the pump laser, thus producing a cascaded self-narrowing effect. In this manuscript, we theoretically and experimentally study the Brillouin assisted laser spectral self-narrowing system. The modeling of all of its constituents using the formalism of transfer functions is supported by experimental validations. These transfer functions account for the response of the different elements of the system to phase and amplitude fluctuations. The expression of the transfer function of the complete system is then validated experimentally by comparing the theoretical predictions to the open-loop transfer function measurements as well as in step response. Exploitation of the model and its adjustable physical parameters then makes it possible to further reduce frequency fluctuations for a solid-state pump laser emitting at 1.54 μm. This allows us in particular to highlight the fact that the Brillouin resonator in these phase-locking conditions plays the role of an optical reference. The performance of the system is then evaluated by duplicating it and measuring the beat between the two independent systems in the microwave domain. Finally, the “buffer reservoir” principle is added to the spectral narrowing system. This principle based on the insertion of a non-linear absorption mechanism in the pump laser makes it possible to reduce excess amplitude noise at relaxation oscillations by 32 dB. This eliminates the main source of amplitude noise converted into phase noise in the system

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Lewis, Kevin. "Etude expérimentale et numérique de la distribution d'intensité laser dans un plasma, et de son influence sur la diffusion Brillouin stimulée." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00387125.

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L'étude de la propagation d'un faisceau laser intense dans un plasma chaud est très importante pour la fusion thermonucléaire par confinement inertiel. Nous présentons dans ce travail de thèse des expériences réalisées à l'aide d'un faisceau laser focalisé au plus proche de la limite de diffraction, afin de simplifier la géométrie de l'interaction laser plasma, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de simulations numériques adaptées aux conditions de l'expérience.
Nous étudions la modification de la distribution d'intensité laser au cours du temps, et en différents plans de propagation, à partir de l'imagerie résolue en temps et en espace de cette distribution d'intensité, en champ proche et en champ lointain.
Nous présentons notamment la première observation expérimentale de l'instabilité de filament, l'éclatement du faisceau fonction du temps, de l'espace, du gradient de vitesse.
Nous donnons enfin la première et unique observation d'images de la localisation transverse de la rétrodiffusion Brillouin stimulée.

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Fresnel, Schadrac. "Lasers à fibre Brillouin multi-stokes : cohérence et caractérisation en bruit." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S032/document.

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La diffusion Brillouin est la diffusion inélastique de la lumière par les ondes acoustiques d'un milieu. Dans une fibre optique, la diffusion Brillouin stimulée (DBS) se manifeste, à partir d'une certaine intensité lumineuse incidente (Pompe), par la génération d'une onde Stokes rétrodiffusée dont la fréquence est décalée de celle de la Pompe d'une valeur directement proportionnelle à la vitesse de propagation des ondes acoustiques. Le décalage Brillouin présente une grande sensibilité à tous les effets qui peuvent modifier la vitesse de l'onde acoustique. Cette propriété permet d'étudier la composition des fibres et confère à la DBS la potentialité pour la réalisation de capteurs à fibres optiques. Le processus de DBS s'accompagne aussi d'un gain pour l'onde Stokes rétrodiffusée, puisque presque toute la puissance de l'onde Pompe y est transférée. Il peut donc être utilisé pour la réalisation d'amplificateurs et de lasers à fibres optiques. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous avons étudié expérimentalement les propriétés statiques et dynamiques du laser à fibre Brillouin (LFB). Dépendamment du taux d'amortissement de l'onde acoustique et du taux de pertes de la cavité, le LFB peut être très cohérent et très peu bruité, favorisant ainsi son utilisation dans de multiples domaines comme la défense, la métrologie et les télécommunications. Lorsque la Pompe ne fait qu'un tour dans la cavité Brillouin, le LFB étudié présente un bruit de fréquence 10 000 fois plus faible que celui du laser de Pompe tout en gardant un bruit d'intensité similaire. Lorsque la Pompe est résonante, il est possible d'obtenir un LFB à multiples ondes Stokes en cascadant l'effet non-linéaire Brillouin dans la fibre optique. Limités par nos bancs de mesures, nous avons mesuré un bruit de fréquence 1 000 fois plus faible que celui de la Pompe et un bruit d'intensité plus de 100 fois plus faible
Brillouin scattering is the inelastic scattering of light by the acoustic waves of a medium. In an optical fiber, stimulated Brillouin scattering occurs, from a certain incident light intensity (pump), for generating a backscattered "Stokes" wave, whose frequency is shifted from that of the pump by a value directly proportional to the acoustic wave propagation velocity in the fiber. The Brillouin shift has a high sensitivity to all effects that can change the speed of the acoustic wave. This property makes it possible to study the composition of the fibers and gives to the SBS the potential for the production of optical fiber sensors. The SBS process is also accompanied by a gain for the backscattered Stokes wave since almost all the power of the Pump wave is transferred there. It can, therefore, be used for the production of optical fiber amplifiers and lasers. As part of this thesis work, we experimentally studied static and dynamic properties of the Brillouin fiber lasers (BFLs). Depending on the damping rate of the acoustic wave and the loss rate of the cavity, the BFL can be very coherent and less noisy, thus promoting its use in multiple fields such as defense, metrology, and telecommunications. When the Pump makes only one turn in the Brillouin cavity, the studied BFL has a frequency noise 10,000 times lower than that of the Pump laser while keeping a similar intensity noise. When the Pump is resonant, it is possible to obtain a BFL with multiple Stokes waves by cascading the Brillouin non-linear effect in the optical fiber. Restricted by our measurement benches, we measured a frequency noise 1000 times lower than that of the Pump and an intensity noise more than 100 times lower

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Sebastian, Ananthu. "Noise dynamics in multi-Stokes Brillouin laser." Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S068.

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Анотація:

La diffusion Brillouin stimulée (SBS) est un processus d'interaction cohérent, pour lequel la lumière est diffusée à partir des ondes acoustiques générées optiquement. Les lasers Brillouin suscitent un très grand intérêt pour leur capacité à produire des largeurs de raie ultra cohérentes. Cette thèse est consacrée à la compréhension des propriétés de bruit des lasers à fibre Brillouin en anneau, fonctionnant avec de multiples ordres de Stokes. Tout d'abord, nous présentons une technique basée sur la méthode de ringdown de la cavité, qui permet de caractériser le coefficient de gain Brillouin directement à partir du sondage de la cavité laser. Ses avantages sont d'obtenir des paramètres à partir d'une seule expérience avec de faibles puissances optiques (quelques 10 milliwatts) pour des cavités courtes (quelques mètres de long, ou cavités intégrées). Deuxièmement, il est démontré qu'une largeur de raie intrinsèque de quelques dizaines de mHz peut être facilement obtenue en cascadant deux lasers Brillouin non résonants (pour lesquels la pompe effectue un seul passage à l'intérieur de la cavité). Afin d'obtenir ces résultats, la stabilité à long terme a été améliorée en utilisant une boucle d'asservissement de type Pound Drever Hall, ce qui nous permet de comparer nos résultats analytiques et expérimentaux. Malheureusement, nous n'avons pas exploré les limites fondamentales de la réduction du bruit en raison du plancher de bruit de notre banc de mesure. Troisièmement, un des travaux majeurs de cette thèse est l'étude analytique et expérimentale des propriétés du bruit, y compris le bruit de fréquence et le bruit relatif d'intensité, d'un laser Brillouin résonant (pour lequel, les ondes de pompe et de Stokes sont résonantes à l'intérieur de la cavité). En particulier, les impacts du facteur de qualité de la cavité fibrée en anneau, le désaccord de gain Brillouin ont été évalués très précisément sur les caractéristiques du RIN du laser telles que la réduction de l'amplitude du bruit et la fréquence de relaxation. Nous soulignons le fait que de nombreuses caractéristiques du bruit de fréquence sont liées aux propriétés du RIN par un couplage entre l'intensité et la phase. Nous montrons que le processus en cascade modifie la dynamique du laser Brillouin par rapport à celle d'un laser Brillouin monomode avec une seule composante de Stokes de premier ordre. Nos résultats expérimentaux sont en excellent accord avec nos simulations, obtenues grâce à notre système non linéaire décrivant le fonctionnement d'un laser Brillouin multi-Stokes. Cette bonne concordance est principalement due à notre capacité : à obtenir des valeurs très précises des paramètres de la cavité et du coefficient de gain Brillouin en utilisant la technique CRDM ; à atteindre une stabilité à long terme (plusieurs dizaines d'heures) ; à contrôler finement le désaccord entre la résonance de Stokes du laser et la fréquence du maximum de gain Brillouin. Nous démontrons expérimentalement pour la première fois que le bruit de fréquence est dégradé en présence d'une diffusion Brillouin anti-Stokes. Nous montrons également qu'un désaccord de gain de l'ordre de quelques centaines de kHz peut dégrader la réduction du bruit d'intensité ou également augmenter la largeur de raie par un couplage amplitude-phase. Toutes ces observations très fines nous permettent donc de fixer les limites fondamentales de tels systèmes laser comme : l'augmentation du bruit due aux ordres anti-Stokes ; le rôle du bruit de pompe et son interrelation possible avec la finesse de la cavité ; l'effet du désaccord inhérent aux ordres de Stokes plus élevés. Toutes ces conclusions sont les clés de la conception et de l'ingénierie de ces lasers à fibre Brillouin, qui suscitent actuellement beaucoup d'intérêt comme en témoignent les travaux en cours dans la communauté scientifique. Cette thèse de doctorat contribue à une meilleure compréhension des lasers Brillouin multi-Stokes
Stimulated Brillouin Scattering (SBS) is a coherent interaction process in which light is scattered from optically generated acoustic waves. It is a powerful tool for microwave and optical signal processing, distributed sensing and spectroscopy. Brillouin lasers are attracting a lot of interest for their ability to produce ultra coherent linewidths. This thesis is devoted to the understanding of noise properties of Brillouin fiber ring lasers, operating with multiple Stokes orders. First, we present a technique based on the cavity ring-down method, which allows to characterize the Brillouin gain coefficient directly from probing the laser cavity. Its advantages are to obtain parameters from a single experiment with low optical powers (some 10 milliwatts) for short cavities (a few meters long, or integrated cavities). Secondly, it is shown that an intrinsic linewidth of a few tens of mHz can be easily obtained by cascading two non-resonant Brillouin lasers (for which the pump performs a single pass inside the cavity). In order to obtain these results, the long-term stability has been improved by using a Pound-Drever-Hall servo loop, which allows us to compare our analytical and experimental results. Unfortunately, we were unable to explore the fundamental limits of noise reduction due to the noise floor of our bench. Thirdly, one of the major works of this thesis is the theoretical and experimental study of the noise properties, including frequency noise and relative intensity noise, of a resonant Brillouin laser (for which pump and Stokes waves are resonant inside the cavity). In particular, the impacts of the fiber-ring-cavity quality factor, Brillouin gain detuning, are evaluated very precisely on the laser RIN features such as amplitude noise reduction and relaxation frequency. We emphasize the fact that many characteristics of the frequency noise are related to the RIN properties by a coupling between intensity and phase. We show that the cascade process modifies the dynamics of the Brillouin laser when compared to those of a single-mode Brillouin laser with a single first-order Stokes component. Our experimental results are in excellent agreement with our numerical simulations, obtained thanks to our non-linear system describing the operation of a multi-Stokes Brillouin laser. This good match is mainly due to our ability: to obtain very precise values of the cavity parameters and the Brillouin gain coefficient using the CRDM technique ; to achieve long-term stability (hours); to finely control the detuning between the laser Stokes resonance and the frequency of the Brillouin gain maximum. We demonstrate experimentally for the first time that frequency noise is degraded in the presence of anti-Stokes Brillouin scattering. We also show that a gain detuning of the order of a few hundred kHz can degrade the intensity noise reduction or also increase the linewidth by amplitude-phase coupling. All these very fine observations thus allow us to set the fundamental limits of such laser systems such as: the increase in noise due to anti-Stokes orders; the role of pump noise and its possible interrelation with cavity finesse; the effect of the detuning inherent to higher Stokes orders. All these conclusions are key to the design and engineering of these Brillouin fiber lasers, which are currently attracting a great deal of interest as evidenced by the work in progress in the scientific community. This PhD thesis contributes to a better understanding of multi-Stokes Brillouin lasers

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Lombard, Laurent. "Méthodes non linéaires de remise en forme de faisceau pour amplificateur de puissance à fibre multimode." Paris 11, 2005. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00160884.

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Le développement récent des fibres à large cœur quasi-monomodes a permis une montée en puissance rapide des lasers à fibre. En effet, l'utilisation d'un gros cœur permet de limiter les effets non linéaires indésirables et d'augmenter les seuils de dommage. Afin de poursuivre la montée en puissance, nous avons exploré une voie originale utilisant des fibres amplificatrices dopée Ytterbium à très large cœur, donc multimodes, suivies d'interactions non linéaires de remise en forme. Deux concepts ont été étudiés pour la restitution d'un faisceau limité par la diffraction :- le premier réalise la remise en forme par effet photoréfractif dans un cristal de Rh:BaTiO3. Un schéma original a été proposé et validé expérimentalement. Ce convertisseur de mode transforme tout faisceau laser cohérent, dépolarisé et aberrant en un faisceau polarisé et limité par la diffraction,- le second est issu d'une étude théorique et expérimentale détaillée de la rétrodiffusion Brillouin stimulée (SBS) dans des fibres multimodes. S'il est bien connu que des effets de conjugaison de phase ou de nettoyage de faisceau peuvent être observés par SBS dans les fibres multimodes, leurs conditions d'observation le sont moins. Cette étude permet de définir les conditions dans lesquelles les effets de conjugaison de phase (fibre à saut d'indice courte) ou de nettoyage de faisceau (fibres à gradient d'indice) sont attendus. Le schéma original proposé et validé expérimentalement est une cavité Brillouin auto-alignée contenant une fibre multimode à gradient d'indice. La remise en forme est effectuée par réflexion efficace du faisceau multimode vers le mode fondamental de la fibre à gradient d'indice
The recent development of quasi-singlemode large mode area fibers has led to a quick rise in fiber laser power. Indeed, the large core prevents nonlinear effects and increases damage threshold. In order to further increase the core diameter, we propose an alternative approach using a very large core multimode fiber amplifier followed by a nonlinear beam cleanup interaction to restore a diffraction limited beam profile. Two concepts have been studied:- in the first one the beam quality is restored by two-wave mixing in a Rh:BaTiO3 photorefractive crystal. An original scheme has been proposed and experimentally validated. This mode converter can change any depolarized, aberrated and coherent laser beam into a diffraction-limited beam,- the second one is a result of a detailed theoretical and experimental study of stimulated Brillouin backscattering (SBS) in multimode fibers. It is well known that both phase conjugation and beam cleanup behavior are observed by SBS in multimode fibers, but the reasons why each effect occur are not clear. The study defines the conditions in which phase conjugation (short step index fibers) or beam cleanup (gradient index fibers) are more likely to occur. An original geometry has been proposed and experimentally demonstrated. We obtain efficient and highly stable beam cleanup in a multimode gradient index fiber by using a self-aligned loop geometry. Beam cleanup is achieved by efficient reflection of the multimode beam to the fundamental gradient index fiber mode

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Yahia, Vincent. "Etude expérimentale de la modification des instabilités paramétriques en plasmas multiples." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01057855.

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La présence simultanée de plusieurs plasmas le long de la trajectoire d'un faisceau laser énergétique est susceptible de modifier de manière importante le comportement des instabilités paramétriques par rapport au cas où un seul plasma est présent. Afin d'identifier les différents effets pouvant intervenir dans ce type de situation, un système de cible double dont l'écartement est ajustable a été développé, la première cible étant une mousse de faible densité et la seconde une feuille de plastique. Une partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation de l'interaction dans les mousses seules, cette dernière étant encore peu connue à l'heure actuelle pour de si faibles densités. Dans le cas d'interaction en présence de deux plasmas, nous analysons successivement trois effets : celui du mélange hydrodynamique des deux plasmas, celui de l'incohérence induite par plasma et enfin celui du couplage électromagnétique entre les deux plasmas. Pour la première fois, il a été mis en évidence que l'incohérence induite par plasma sur un faisceau conduisait à la réduction de la rétrodiffusion Brillouin dans un plasma séparé. En revanche, cette incohérence ne parvient plus à compenser les effets hydrodynamiques se produisant par collision des plasmas lorsque ceux-ci sont suffisamment proches. Le couplage électromagnétique entre les plasmas affecte plus particulièrement la rétrodiffusion Raman, lorsque la rétrodiffusion du plasma de feuille traverse le plasma de mousse. Outre une réamplification du signal rétrodiffusé qui est un phénomène recherché dans l'amplification d'impulsions laser en milieu plasma, nous avons observé le développement de l'instabilité Raman dans une zone de plasma dominée par l'amortissement Landau ce qui est la signature d'effets cinétiques importants.

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Duluc, Maxime. "Étude des propriétés statistiques d'une tache focale laser lissée et de leur influence sur la rétrodiffusion brillouin stimulée." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0118/document.

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Dans le contexte de la fusion par confinement inertiel (FCI), le lissage optique est une technique utilisée pour obtenir une irradiation laser aussi homogène que possible, en modifiant les propriétés de cohérence temporelle et spatiale des faisceaux laser. L'utilisation du lissage optique est une nécessité sur les lasers de puissance comme le Laser MégaJoule (LMJ) pour limiter le développement des instabilités paramétriques issues de l'intéraction laser-plasma, et parmi elles, la rétrodiffusion Brillouin stimulée (RBS). Ces instabilités entraînent des défauts d'irradiation sur cible et peuvent aussi être une source d'endommagement dans la chaîne optique. Cependant ces techniques peuvent entraîner d'autres problèmes au niveau de la chaîne laser, tels que la conversion de modulation de phase en modulation d'amplitude (FM-AM), néfastes au bon déroulement des expériences et pouvant également endommager les chaînes laser.On comprend donc qu'il est nécessaire de trouver un compromis autour du lissage optique. L’évolution du compromis du lissage est cependant compliquée car la quantification des gains et des pertes est très difficile à établir. Ainsi, tant que la quantification n’est pas faite, le compromis n’évolue pas : le lasériste souhaite toujours moins de lissage et « l’expérimentateur » toujours plus de lissage mais aucun des deux ne peut apporter suffisamment d’éléments quantitatifs pour faire pencher la balance. Cette thèse propose donc de poser les premières briques permettant d'arriver à ce compromis pour le LMJ, à l'aide d'études théoriques et numériques.Nous comparons soigneusement le lissage longitudinal (LSSD) et transversal (TSSD) par dispersion spectrale dans une configuration de lissage idéale pour chaque cas. Avec des codes 3D, nous avons simulé la RBS dans un plasma d'or, typique des expériences de FCI et favorable au développement de la RBS. Nous montrons que, contrairement aux idées reçues, l'évolution temporelle de la RBS présente certaines différences entre les deux systèmes de lissage. Premièrement, les valeurs asymptotiques des niveaux de saturation ne sont pas tout à fait les mêmes. Avec une simple description des rayons et le calcul du gain RBS pour chaque rayon, nous avons pu expliquer cette différence. En outre, la dynamique de la RBS est également quelque peu différente. Nous avons montré que la dynamique RBS est déterminée par l'évolution temporelle des propriétés des surintensités et en particulier par la longueur d'interaction effective entre la lumière rétrodiffusée Brillouin et les points chauds. Cette longueur d'interaction effective dépend à la fois de la vitesse longitudinale et de la longueur des points chauds. En effet, la synchronisation des longueurs d'interaction effectives des deux schémas de lissage synchronise également la croissance des courbes de rétrodiffusion avant saturation.Nous montrons, également qu'il est possible de faire évoluer les paramètres de lissage du LMJ en illustrant une nouvelle façon de réduire la conversion FM-AM inévitablement présente dans les lasers de forte puissance. En répartissant le spectre total habituellement utilisé par un quadruplet (regroupement de 4 faisceaux), en deux parties de spectres identiques plus petits sur les faisceaux de gauche et de droite, la conversion FM en AM est considérablement réduite de 30% à 5% tout en maintenant la performance de lissage pour la RBS. Nous avons également montré que le temps de cohérence qui en résulte n'a aucun effet sur le niveau maximal de RBS atteint. De la même façon, il faudra étudier l'impact de ces évolutions sur d'autres instabilités telles que le diffusion Raman stimulée ou le transfert d'énergie par croisement de faisceaux
In the context of inertial confinement fusion (ICF), optical smoothing is a technique used to obtain the most homogeneous laser irradiation possible, by modifying the temporal and spatial coherence properties of the laser beams. The use of optical smoothing is a necessity on high-power lasers such as the Laser Mégajoule (LMJ) to limit the development of parametric instabilities resulting from laser-plasma interaction, and among them, stimulated Brillouin backscattering (SBS). These instabilities lead to target irradiation defects and can also be a source of damage in the optical lines. However, these techniques can lead to other problems in the laser lines, such as the conversion of phase modulation to amplitude modulation (FM-to-AM), which is harmful to the proper conduct of the experiments and can also damage the laser optics.It is therefore a necessity to find a compromise around optical smoothing. The evolution of the smoothing compromise is however complicated because the quantification of gains and losses is very difficult to establish. Thus, as long as quantification is not done, the compromise does not evolve: the laserist always wants less smoothing and the experimentalist always more smoothing, but neither of them can bring enough quantitative elements to tip the balance. This thesis therefore proposes to lay the first groundwork for reaching this compromise for the LMJ, using theoretical and numerical studies.We carefully compare longitudinal (LSSD) and transverse (TSSD) smoothing by spectral dispersion in an ideal smoothing configuration for each case. With 3D codes, we simulated SBS in a gold plasma, typical of ICF experiments and favourable to the development of SBS. We show that, contrary to popular belief, the temporal evolution of SBS shows some differences between the two smoothing schemes. First, the asymptotic values of saturation levels are not quite the same. With a simple description using light rays and the calculation of the SBS gain for each ray, we were able to explain this difference. In addition, the dynamics of SBS are also somewhat different. We have shown that the SBS dynamics is determined by the temporal evolution of the properties of the hot-spots and in particular by the effective interaction length between the Brillouin backscattered light and the hot-spots. This effective interaction length depends on both the longitudinal velocity and the length of the hot-spots. Indeed, the synchronization of the effective interaction lengths of the two smoothing schemes also synchronizes the growth of the backscatter curves before saturation.We also show that it is possible to change the smoothing parameters of the LMJ by illustrating a new way to reduce the FM-to-AM conversion inevitably present in high-power lasers. By splitting the total spectrum usually used by a quadruplet (grouping of 4 beams) into two parts of smaller identical spectra on the left and right beams, the FM-to-AM conversion is significantly reduced from 30% to 5% while maintaining the smoothing performance for SBS. We have also shown that the resulting coherence time of the laser has no effect on the maximum level of SBS achieved. Similarly, the impact of these developments on other instabilities such as stimulated Raman scattering or crossed beam energy transfer will also need to be investigated

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Carminati, François-Régis. "Étude expérimentale des phénomènes de transport dans les réseaux optiques d'atomes froids." Paris 6, 2002. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001556.

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Sanchez-Palencia, Laurent. "ETUDE THEORIQUE DE LA DYNAMIQUE NON LINEAIRE D'ATOMES FROIDS DANS UN RESEAU OPTIQUE DISSIPATIF : TRANSPORT SPONTANE ET TRANSPORT STIMULE." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003425.

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Nous étudions théoriquement la dynamique non linéaire d'atomes refroidis et piégés dans un réseau optique dissipatif et plus particulièrement les phénomènes de transport spontané et stimulé induits par le bruit.

Nous distinguons deux classes d'atomes, respectivement piégés et non-piégés dans les puits de potentiel, aux comportements très différents. Cette distinction permet de comprendre précisément le comportement des distributions de vitesse ainsi que les propriétés du transport spontané (diffusion spatiale) dans un domaine de paramètres allant du régime sautant au régime oscillant.

Des phénomènes de transport stimulés sont étudiés dans le régime intermédiaire entre les régimes sautant et oscillant où les temps typiques du mouvement hamiltonien et des phénomènes dissipatifs sont comparables. Nous caractérisons les modes de propagation Brillouin ainsi que leurs mécanismes d'excitation. Nous montrons que ceux-ci donnent lieu au phénomène de résonance stochastique qui correspond à la synchronisation du mouvement hamiltonien et des processus dissipatifs. Nous étudions enfin un rochet atomique temporel correspondant à un mouvement dirigé induit par la brisure de la symétrie temporelle.

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Gangolf, Thomas. "Intense laser-plasma interactions with gaseous targets for energy transfer and particle acceleration." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLX110.

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Le plus fréquemment, l’interaction laser-matière est étudiée avec des lasers ayant des longueurs d’onde dans l’infrarouge proche (PIR), car ce sont les lasers qui peuvent générer les impulsions les plus intenses. Pour ces lasers, des cibles de densité allant de 0,05 à 2,5 fois la densité critique sont difficiles à créer mais elles offrent des perspectives intéressantes. Dans cette thèse, des jets d’hydrogène ayant de densité dans ce domaine sont utilisées dans le contexte de deux applications :Premièrement, des ions sont accélérées par choc non-collisionnel (collisionless shock acceleration, CSA). Lors de l’interaction d’une impulsion laser PIR avec une cible légè- rement sur-critique, un faisceau de protons est généré. Il est collimé, dirigé vers l’avant et quasiment monoénergetique. Des simulations indiquent que cela est lié à la formation d’un choc non-collisionnel et à l’accélération des protons par ce choc, en sus de leur accélération par le processus standard dit ”target normal sheath acceleration (TNSA)” qui est effectif en face arrière de la cible. Pour beaucoup d’applications, ces faisceaux de particules quasi-monoénergetiques sont plus appropriés que ceux à spectre large qui sont générés de façon routinière par TNSA.Deuxièmement, de l’énergie est transférée d’une impulsion laser (pump) vers une autre en contrepropagation (seed), par rétrodiffusion Brillouin stimulée, dans le régime de couplage fort (strong coupling-SBS), à des densités entre 0,05 et 0,2 fois la densité critique. Pour des impulsions à large bande (60 nanomètres), le rôle de la pré-ionisation sur la propagation et la rétrodiffusion Brillouin spontanée et stimulée est étudié, en incluant l’influence du chirp. Pour des lasers à bande plus étroite, il est démontré que l’impulsion seed peut être amplifiée par des dizaines de milliJoules, et des signatures d’amplification efficace et d’affaiblissement de l’impulsion laser pompe sont trouvées. Ce concept vise à l’amplification des impulsions laser à des puissances au-delà du seuil de dommage des amplificateurs laser basés sur des matériaux solides
Laser-matter interaction is studied mostly with near-infrared (NIR) lasers as they can generate the most intense pulses. For these lasers, targets between 0.05 to 2.5 times the critical density are challenging to create but offer interesting prospects. In this thesis, novel high-density Hydrogen gas jet targets with densities in this range are used in view of two applications:First, ions are accelerated by collisionless shock acceleration (CSA). Upon interaction of a NIR laser with a slightly overcritical gas jet target, a collimated, quasi-monoenergetic proton beam is generated in forward direction. Simulations indicate the formation of a collisionless shock and acceleration of protons both by the shock and target normal sheath acceleration (TNSA) on the target rear surface under these conditions. These directed, monoenergetic particle bunches are more suitable for many applications than the broadband particle beams already generated routinely.Second, at densities between 0.05 and 0.2 times the critical density, energy is transferred from one laser pulse (pump) to a counterpropagating pulse (seed), via Stimulated Brillouin Backscattering in the strongly-coupled regime (sc-SBS). For the case of broad- band (60 nanometers) pulses, the role of the preionization for pulse propagation and both spontaneous and stimulated Brillouin backscattering are studied, including the influence of the chirp. It is shown that for narrower bandwidths, the seed pulse is ampli- fied by tens of millijoules, and signatures of efficient amplification and pump depletion are found. This concept aims at amplifying laser pulses to powers above the damage thresholds of solid state amplifiers

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Rolle, Jérémie. "Étude de la dynamique plasma dans la filamentation laser induite dans les verres de silice en présence de rétrodiffusion Brillouin stimulée et dans les cristaux de KDP." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112195/document.

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Dans cette thèse, nous étudions l’influence d’un plasma non-stationnaire produit par des impulsions laser en régime d’auto-focalisation. Cette auto-focalisation est couplée à des non-linéarités Brillouin pour des impulsions nanosecondes dans les verres de silice. Elle excite différents canaux d’ionisation dans les cristaux de KDP irradiées par des impulsions femtosecondes. Tout d’abord, nous dérivons les équations de propagation des ondes optiques laser et Stokes sujettes à la filamentation due à l’effet Kerr, la rétrodiffusion Brillouin et à la génération de plasma. Dans une deuxième partie, nous présentons des résultats numériques sur la propagation non-linéaire de faisceaux LIL. Ceux-ci révèlent l’importance de la distribution temporelle de l’impulsion pompe dans la compétition entre auto-compression Kerr et la rétrodiffusion Brillouin stimulée. Ces simulations préliminaires permettent de valider le système anti-Brillouin opté pour le LMJ sur la base de faisceaux millimétriques.Dans une troisième partie, nous présentons des résultats théoriques et numériques sur la filamentation d’impulsions nanosecondes opérant dans l’ultraviolet et l’infrarouge. L’influence d’un plasma inertiel sur la dynamique de couplage de deux ondes en contre-propagation est examinée. Dans une configuration à une onde, une analyse variationnelle reproduit les caractéristiques globales d’un équilibre quasi-stationnaire entre auto-compression Kerr et défocalisation plasma. Toutefois, cet équilibre cesse pour faire place à des instabilités modulationnelles induites par rétroaction du plasma sur l’onde de pompe. Nous montrons que des modulations de phase supprimant la rétrodiffusion Brillouin permettent d’inhiber ces instabilités plasma. La robustesse de ces modulations de phase est testée en présence d’un bruit aléatoire dans le profil de l’impulsion laser.Enfin, nous étudions numériquement la dynamique non-linéaire d’impulsions femtosecondes se propageant dans la silice et le KDP. Premièrement, nous montrons que la présence de défauts impliquant moins de photons pour exciter un électron de la bande de valence à la bande de conduction promeut des intensités de filamentation plus élevées. Ensuite, nous comparons la dynamique de filamentation dans la silice avec celle dans un cristal KDP. Le modèle d’ionisation pour le KDP prend en compte la présence de défauts et la dynamique électrons-trous. Nous montrons que la dynamique de propagation dans la silice et le KDP présente des analogies remarquables pour des rapports de puissance incidente sur puissance critique équivalents.La conclusion nous permet de résumer les résultats originaux obtenus dans le cadre de cette thèse et d’en discuter des développements ultérieurs possibles
In this thesis, we study the role of an inertial plasma reponse produced by laser pulses in self-focusing regime. Self-focusing is coupled with Brillouin nonlinearities for nanosecond pulses in silica glasses. For femtosecond pulses propagating in KDP crystals, self-focusing excites various ionization chanels. First of all, we derive the propagation equations for the pump and Stokes waves, subjected to filamentation due to optical Kerr effect, stimulated Brillouin scattering and plasma generation. In the second part, we present numerical results on the nonlinear propagation of LIL laser beams. These results show that temporal distribution of the pump pulse play a key role in the competition between self-focusing and stimulated Brillouin scattering. These preliminary results valide the anti-Brillouin system opted on the MegaJoule laser (LMJ) on the basis of milimetric-size laser beam.In a third part, we present numerical and theoretical results on the filamentation in fused silica of nanosecond light pulses operating in ultraviolet and infrared range. Emphasis is put on the action of a dynamical plasma reponse on two counterpropagating waves. For a single wave, we develop a variational analysis which reproduces global propagation features for a quasistationary balance between self-focusing and plasma defocusing. However, such a quasistionary balance ceases to clean up modulational instabilites induced by plasma retroaction on the pump wave. We show that phase modulations supress both simulated Brillouin scattering and plasma instabilities. The robustness of phase modulations is evaluated in presence of random fluctuations in the input pump pulse profile.Finally, we study numerically the nonlinear propagation of femtosecond pulses in fused silica and KDP. First, we show that the presence of defects involving less photons for exciting electrons from the valence band to the conduction band promotes higher filamentation intensity levels. Then, we compare the filamentation dynamic in silica and KDP crystal. The ionization model for KDP crystal takes into account the presence of defects and the electron-hole dynamics. We show that the propagation dynamics in silica and KDP are almost identical at equivalent ratios of input power over the critical power self-focusing.The summary of this thesis recalls the original results obtained and discusses the possibility of future developments

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Diallo, Souleymane. "Utilisation des non-linéarités Kerr et Brillouin dans les résonateurs à mode de galerie cristallins pour la synthèse de micro-ondes." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2028/document.

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Les résonateurs à modes de galerie sont des cavités diélectriques qui supportent des modes à très haut facteur de qualité et à faible volume qui demeurent confinés à l'interface air-diélectrique pour des durées pouvant atteindre voire dépasser la microseconde. L'intérêt de ce fort confinement des modes pour de longues durées est l'accentuation de l'interaction lumière-matière. Par conséquent, de nombreuses interactions non-linéaires telles que l'effet Kerr ou encore l'effet Brillouin à des puissances seuil inversement proportionnelles au carré voire au cube du facteur de qualité du résonateur ont lieu en son sein. Ces propriétés donnent accès à de nombreuses applications dans des domaines divers et variés tels que la spectroscopie, les télécommunications ou encore les micro-ondes. Les travaux de cette thèse ont pour but d'exploiter les non-linéarités Kerr et Brillouin dans les résonateurs à mode galerie à la longueur d'onde de 1550 nm afin de générer des micro-ondes ultra-stables à des fréquences comprises entre 5 et 30 GHz. Le premier chapitre introduit la théorie, la fabrication, le couplage et la caractérisation de résonateurs à des modes de galerie. Le second chapitre concerne la génération de micro-ondes. Nous y présentons nos résultats expérimentaux, la modélisation numérique de peignes de Kerr, ainsi que l'analyse d'instabilités oscillatoires d'origine thermique observées lors de nos travaux expérimentaux, puis nous concluons. Le dernier chapitre traite de l'interaction photons-phonons via le processus de diffusion Brillouin stimulée dans ces mêmes expérimentaux ainsi que le modèle temporel que nous avons développé pour suivre la dynamique de l'onde transmise et de celle rétrodiffusée. Le dernier chapitre conclue nos travaux. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont été financé par l'European Research Council dans le cadre du projet NextPhase
Whispering galery mode resonators are dielectric cavities that support modes with ultra-high quality factor and small volume that remain confined in their inner periphery for time duratioons that can be as long as few microseconds. The strong confinement of these modes for such long durations strongly enhances nonlinear effect suchs as Kerr effect or Brillouin effect. These resonators can therefore be used for several applications such as spectroscopy, telecommunications or microwave generation. The objective of this thesis is to use Kerr and Brillouin nonlinearities in these resonators at the laser wavelength of 1550 nm, in order to generate high spectral purity microwave signals with frequencies rangong fros 5 to 30 GHz. The first chapter oh the thesis intriduces the theory, fabrication, coupling and characterisation of whispering gallery mode resonators. The second chapter is about the generation of Kerr optical frequency combs in these resonators and their application to the generation of microwave signals. We present our experimental resuktsdn the numerical modelling of Kerr combs, the analysis of oscillatory instabilities (due to thermal effect) observed during our experiments, and conclue. The third chapter concerns photon-phonon interactions via stimulated Brillouin scattering in these resonators and their application to the generation of microwave signals. We present our experimental results and the temporal model that we developed to track the dynamics of the forward and backscattered fields. The last chapter conclude the thesis. The research presented in this thesis has benne funded by the European Research Council through the project Nextphase

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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.

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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 marché
This 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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DIZIER, FREDERIC. "Conjugaison de phase par effet brillouin stimule et application a une source laser solide." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112409.

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Dans les domaines medicaux, industriels et de defense, de nombreuses applications requierent des lasers impulsionnels de moyenne energie a cadences variables et delivrant des faisceaux de grande qualite spatiale. D'importants progres ont ete realises dans ce domaine grace au developpement de lasers a materiau solide. Cependant, avec des valeurs elevees d'energie et de cadence de tirs, ces materiaux induisent une distorsion dans la phase de l'onde laser pendant son amplification et donc une degradation de sa qualite spatiale. Nous decrivons dans ce manuscrit comment l'association d'un amplificateur et d'un miroir a conjugaison de phase permet d'amplifier une onde laser sans en modifier la qualite spatiale et ceci quelles que soient les distorsions de phase introduites par l'amplificateur. La conjugaison de phase est obtenue par effet brillouin stimule effet bien adapte a la reflexion d'impulsions nanosecondes. Nous avons mene une etude experimentale et theorique pour determiner, dans les conditions choisies, quel choix de milieux non lineaires, de geometries d'amplification et d'interaction permettent d'optimiser l'efficacite d'un tel miroir a conjugaison de phase. La derniere partie de ce document presente une application originale des travaux effectues: un laser a conjugaison de phase agile spatialement. Pour cela, un deflecteur acousto-optique bidimensionnel est introduit entre un oscillateur laser bas niveau et le systeme amplificateur incluant un miroir a conjugaison de phase. Ce montage permet alors le controle angulaire d'un faisceau a haut niveau d'energie par celui d'un faisceau a bas niveau d'energie

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Olmedo, Herrero Elena. "Étude des effets non linéaires dans les lasers et amplificateurs de puissance à fibre double gaine dopée Er3+/Yb3+." Phd thesis, Télécom ParisTech, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000743.

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Depuis quelques années, nous assistons à une augmentation soutenue de la demande en puissance des sources optiques. L'introduction des fibres à double gaine dopées Er3+/Yb3+ dans la conception des lasers et des amplificateurs a permis l'obtention de puissances très élevées, impossibles à imaginer quelques années auparavant. L'évolution de cette technologie, conçue en principe pour des systèmes télécom, permet d'envisager de nombreuses applications dans d'autres secteurs tels que le médical, la découpe laser, le marquage, le lidar, le perçage, le soudage, ou le traitement de surface, entre autres. Du fait des fortes puissances mises en jeu dans de tels composants, l'apparition des effets non linéaires devient incontournable. Les effets non linéaires sont à l'origine d'interférences ou de distorsions qui dégradent considérablement les signaux. La compréhension de ces effets devient donc indispensable dans l'optique de trouver des règles d'ingénierie aidant à les minimiser lors de la conception de nouveaux composants. Ce mémoire présente une contribution, à la fois théorique et expérimentale, à l'étude des effets non linéaires dans les lasers et amplificateurs de puissance à fibre double gaine dopée Er3+/Yb3+, portant plus particulièrement sur l'automodulation de phase et la diffusion Brillouin stimulée. L'automodulation de phase a été traitée dans le cas des impulsions d'une durée inférieure à 4 ps. Après une mise en évidence expérimentale, un outil de simulation a été créé à l'aide de l'équation de Schrödinger non linéaire avec gain. Afin d'obtenir des impulsions de puissance supérieure à celle imposée par l'automodulation de phase, un système d'amplification d'impulsions utilisant l'architecture CPA ('Chirped Pulse Amplification') a été mis en place, permettant l'obtention d'impulsions de 450 fs avec une puissance crête supérieure à 35 kW. Dans le cas des impulsions larges -d'une durée supérieure à 10 ns-, la puissance maximum de sortie est limitée par un autre effet: la diffusion Brillouin stimulée. Cet effet a également été mis en évidence de façon expérimentale, puis modélisé à l'aide d'un système de cinq équations couplées. Comme dans le cas de l'automodulation de phase, un outil de simulation a aussi été créé. D'autres effets, tels que la diffusion Raman stimulée ou l'amplification paramétrique ont également été étudiés de façon expérimentale.

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Vedadi, A. "Etude et applications des amplificateurs paramétriques à fibre optique." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544865.

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Depuis l'avènement en Perse, il y a 2500 ans, du service postal, la capacité à transmettre un maximum d'information sur une longue distance et en un minimum de temps s'avère être une des quêtes de l'Homme. Aujourd'hui, les moyens de télécommunications modernes font parti de notre quotidien et nous permettent de partager quasi-instantanément de la voix, de l'image ou du texte avec un interlocuteur situé à des milliers de kilomètres. Le cadre général dans lequel s'insère ce manuscrit de thèse est celui de l'étude de la couche physique des télécommunications, mais de façon plus précise, celui de la recherche d'outils de traitement tout-optique de l'information destinés particulièrement aux futurs systèmes de transmission à à très haut débit. En effet, de nombreuses recherches ces dernières années ont montré la variété d'applications possibles à partir de l'amplification paramétrique, une nouvelle technique d'amplification sur fibre optique offrant une très grande bande passante. Nous présentons dans ce manuscrit une étude théorique des amplificateurs paramétriques utilisant deux lasers de pompe. Nous analyserons également le bruit et la distorsion des signaux de télécommunications apporté par la modulation de phase des pompes, requise pour supprimer la rétro-diffusion Brillouin stimulée dans toute fibre optique. Nous donnerons la démonstration théorique que deux ondes pompes modulées en opposition de phase annulent toute distorsion des signaux. Nous présenterons également une mise en oeuvre expérimentale d'un amplificateur paramétrique optique, intégrant un nouveau modulateur de phase double réalisé en partenariat avec la société Photline Technologies. Celui-ci nous a permis de démontrer une qualité d'amplification optique ainsi qu'une conversion de longueur d'onde quasi-transparente. La troisième partie présente ce qui constitue, à notre connaissance, la première mesure distribuée du gain paramétrique le long de la fibre optique servant de milieu amplificateur. Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l'Ecole Fédérale Polytechnique de Lausanne (EPFL), en Suisse. Ils sont basés sur l'analyse Brillouin dans le domaine temporel. La quatrième et dernière partie de ce manuscrit relate une étude théorique et numérique d'une boucle à réplication d'impulsion laser intégrant un amplificateur paramétrique. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d'un contrat avec le Commissariat à l'Energie Atomique (CEA). L'originalité de cette étude réside dans l'exploitation des amplificateurs paramétriques dans la fenêtre de longueurs d'ondes autour de 1 μm en utilisant des fibres à cristal photonique.

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Lombard, Laurent. "Méthodes non linéaires de remise en forme de faisceaux pour amplificateur de puissance à fibre multimode." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00160884.

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Le développement récent des fibres à large cœur quasi-monomodes a permis une montée en puissance rapide des lasers à fibre. En effet, l'utilisation d'un gros cœur permet de limiter les effets non linéaires indésirables et d'augmenter les seuils de dommage. Afin de poursuivre la montée en puissance, nous avons exploré une voie originale utilisant des fibres amplificatrices dopée Ytterbium à très large cœur, donc multimodes, suivies d'interactions non linéaires de remise en forme. Deux concepts ont été étudiés pour la restitution d'un faisceau limité par la diffraction :
- le premier réalise la remise en forme par effet photoréfractif dans un cristal de Rh:BaTiO3. Un schéma original a été proposé et validé expérimentalement. Ce convertisseur de mode transforme tout faisceau laser cohérent, dépolarisé et aberrant en un faisceau polarisé et limité par la diffraction,
- le second est issu d'une étude théorique et expérimentale détaillée de la rétrodiffusion Brillouin stimulée (SBS) dans des fibres multimodes. S'il est bien connu que des effets de conjugaison de phase ou de nettoyage de faisceau peuvent être observés par SBS dans les fibres multimodes, leurs conditions d'observation le sont moins. Cette étude permet de définir les conditions dans lesquelles les effets de conjugaison de phase (fibre à saut d'indice courte) ou de nettoyage de faisceau (fibres à gradient d'indice) sont attendus. Le schéma original proposé et validé expérimentalement est une cavité Brillouin auto-alignée contenant une fibre multimode à gradient d'indice. La remise en forme est effectuée par réflexion efficace du faisceau multimode vers le mode fondamental de la fibre à gradient d'indice.

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Beugnot, Jean-Charles. "La diffusion Brillouin dans les fibres optiques microstructurées." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00296632.

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La diffusion Brillouin stimulée (DBS), résultant d'une interaction acousto-optique, est connue pour limiter la puissance transmise dans une fibre optique, mais sa grande sensibilité aux conditions extérieures la rend très intéressante dans le domaine des capteurs distribués. La nouvelle génération de fibres optiques microstructurées, apparue à la fin des années 90, présente un potentiel intéressant pour les interactions acousto-optiques car la succession périodique de micro canaux d'air emprisonnés dans la silice permet de confiner simultanément les modes optiques et acoustiques. A travers différentes expériences, ce travail de doctorat présente une étude détaillée de l'influence de la microstructure air-silice sur la dynamique de l'effet Brillouin tant dans la dimension transverse que longitudinale de la fibre photonique. Nous avons ainsi mis en évidence l'excitation de modes acoustiques transverses localisés dans le coeur de la fibre et piégés par la microstructure, à des fréquences hypersonores dépassant parfois le GHz, en bon accord avec le calcul numérique par élément finis des modes acoustiques de la fibre. De plus, les mesures du spectre de rétrodiffusion Brillouin stimulée ont également révélé le caractère acoustique multimode ainsi que l'augmentation significative du seuil Brillouin dans la plupart des fibres étudiées. Ces résultats ont été confirmés par des mesures distribuées du spectre Brillouin, qui ont montré la grande sensibilité aux contraintes mécaniques des fréquences Brillouin. En annexe à cette thèse, nous avons étudié la génération de supercontinuum, la diffusion Raman et le mélange à quatre ondes dans de courtes longueurs de fibres microstructurées.

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Tchahame, Nougnihi Joel Cabrel. "Diffusion Brillouin dans des fibres optiques étirées et microstructurées." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2049/document.

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Cette thèse de doctorat porte sur une étude fondamentale de la diffusion Brillouin dans desmicrofibres optiques et des fibres optiques microtructurées à petit cœur. Par le biais d’expérienceset de simulations numériques, nous avons ainsi démontré que le gain Brillouin dans des microfibresoptiques à base de verre chalcogénure peut atteindre une valeur 150 à250 fois supérieure à celled’une fibre optique conventionnelle. Par ailleurs, nous avons également reporté la génération desspectres Brillouin multi-pics dans une fibre optique microstucturée à petit cœur, dont les paramètresopto-géométriques varient le long de la fibre. L’étude de ces spectres particuliers montre que lecomportement multi-résonant provient à la fois de l’excitation d’ondes acoustiques hybrides, etde la g´eom´ etrie de la fibre optique. Un autre travail marquant de cette thèse est la mise enévidence des ondes acoustiques de surface dans une configuration guidée. Pour la première fois`a notre connaissance, nous avons observé et caractérisé la diffusion Brillouin de surface dans desfibres optiques microstructurées à petit cœur, et `a fort taux de remplissage d’air. Nos résultatsmontrent notamment que ce nouveau mode de diffusion est extrêmement sensible à la géométriedes fibres optiques microstructurées. L’ensemble de ces travaux de thèse apportent une meilleurecompréhension de la diffusion Brillouin dans des fibres optiques à section sub-longueur d’onde,ouvrant ainsi la voie vers la réalisation de nouveaux composants fibrés opto-acoustiques, pour lestélécommunications et les capteurs
This PhD thesis focuses on the fundamental aspects of Brillouin scattering in chalcogenidemicrofibers and silica photonic crystal fibers with wavelength-scale solid core. Through experimentalinvestigations and numerical simulations, we have demonstrated that the Brillouin gain inchalcogenide microfiber can reach a value 150 to 250 times higher than in conventional opticalfibers. Moreover, we have reported the generation of multipeaked Brillouin spectra in a long taperedbirefringent photonic crystal fiber. A further investigation of these spectra shows that the multiresonantbehavior arises both from the excitation of hybrid acoustic waves and the fiber tapering.Another significant work of this thesis is the evidence of surface acoustic waves in small-core photoniccrystal fibers with large air filling fraction. Our results show specifically that this new type of scatteringis extremely sensitive to the air-hole microstructure geometry. Finally, these works contribute toa better understanding of Brillouin scattering in ultrathin optical fiber, paving the way towards therealization of new optoacoustic components for telecommunications and sensors

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Tran, Trung Hieu. "Élasticité des verres silicatés sous pression : étude par diffusion Brillouin." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20181.

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Nous étudions la réponse élastoplastique des verres silicatés à de fortes contraintes par diffusion Brillouin de la lumière. Des cartographies micro-Brillouin 3D du champ de densité résiduelle sont obtenues dans l'empreinte plastique laissée par une indentation Vickers et comparés à des modélisations par éléments finis. L'analyse conjointe des mesures réalisées en enclumes diamants sur la silice dans le domaine de déformation élastique et des données de la littérature fait apparaître que le durcissement anormal des modules élastiques avec la température est d'origine dynamique. La température à laquelle le durcissement est mis en évidence augmente avec la pression hydrostatique appliquée. Nous observons également que la densification progressive de la silice diminue fortement l'amplitude du maximum dans le frottement interne observé à 2 GPa de même qu'elle supprime l'anomalie dans la compressibilité
We study the elastoplastic response of silicate glasses at high stresses with Brillouin light scattering. 3D micro-Brillouin mapping residual density field are obtained in the plastic region left by a Vickers indentation. Maps are compared with finite element modeling. The joint analysis of new high-pressure measurements in a diamond anvil cell on silica in the elastic domain and literature data revealed that the abnormal hardening of elastic moduli with temperature is of dynamical origin. The onset temperature of the hardening increases with increasing applied hydrostatic pressure. We also observe that densification of silica strongly reduces the amplitude of the maximum in internal friction observed at 2 GPa as well as it suppresses the compressibility anomaly

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Ivanov, Mikhaïl. "Propagation confocale et diffusion Brillouin de faisceaux acoustiques conjugués en phase." Ecole Centrale de Lille, 2008. http://www.theses.fr/2008ECLI0003.

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La propagation confocale et la diffusion Brillouin de faisceaux acoustiques conjugués en phase utilisant la méthode de conjugaison de phase magnéto-acoustique paramétrique (CPMA) est étudiée de façon expérimentale et théorique. L’estimation de l'efficacité du processus de la CPMA a été obtenue en prenant en compte l’adaptation d’impédance entre le milieu de propagation et celui du matériau actif. Les études ont révélé que l'efficacité du processus de la CPMA peut être exaltée (jusqu'à 8. 1dB) en réalisant l’adaptation d’impédance. L’amplitude de l’onde de fréquence différentielle (OFD) lors de l’interaction résonnante des ondes planes est supérieure de trois ordres de grandeurs à l’amplitude de l’OFD lors de l’interaction non résonnante. Les résultats expérimentaux montrent que lors de l’interaction locale dans un système confocal, l’amplitude de l’OFD peut être accrue par trois ordres de grandeur. La superhaute sensibilité de phase de l’OFD en fonction de la position du diffuseur disposé dans le plan focal d’un système confocal de diffusion Brillouin d’ondes acoustiques conjuguées en phase a été démontrée. Les résultats présentés montrent qu’il est possible de réaliser une antenne paramétrique basée sur le principe de la conjugaison de phase de la composante Stokes issues de la diffusion Brillouin des ondes ultrasonores. Les méthodes élaborées peuvent être utilisées pour le développement d’appareils de tomographie ultrasonore diffractive basés sur la CPMA et destinés à la détection de non homogénéités locales de milieu
Confocal propagation and Brillouin scattering of phase conjugated acoustical beams using the method of parametrical magneto-acoustics wave phase conjugation (WPC) is experimentally and theoretically studied. In numerical model the matching layer of 1 mm thickness with smooth variation of impedance is proposed to increase acoustic emission. The output of conjugator increasing (8. 1dB) was numerically obtained by such acoustic matching. The existence of accumulative effects in the case of the nonlinear interaction such as Brillouin scattering of the phase conjugated acoustical beams moving in the same direction was shown. The amplitude of the wave of differential frequency (WDF) in the resonant interaction of plane waves exceed the amplitude of WDF in non-resonant interaction more than three orders. Experimental results show that due to local interaction in a confocal system, the amplitude of WDF can be increase by two orders. The phase super sensitivity of WDF according to the position of the object disposed in the focal plan of a confocal system of Brillouin scattering of phase conjugated acoustical waves were shown. Presented results show the possibility to realize a parametric antenna based on the principle of the phase conjugation Stokes component of Brillouin scattering of the ultrasound waves. Developing methods can be used for the creation of ultrasound diffractive tomography devices based on WPC and meant for the detection of local non homogeneities of medium

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Stiller, Birgit. "La diffusion Brillouin dans les fibres à cristaux photoniques : fondements et applications aux capteurs optiques." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690640.

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Le cadre général dans lequel s'insère ce travail de thèse est celui de l'étude de la diffusion Brillouin dans une nouvelle génération de fibres optiques à cristaux photoniques (PCFs). Ces fibres, qui présentent un arrangement périodique de micro-canaux d'air parallèles le long de la fibre, possèdent en effet des propriétés optiques et acoustiques remarquables et inédites par rapport aux fibres conventionnelles. De fa¸con plus précise, nous montrons dans ce travail, par le biais de simulations numériques et de données expérimentales, que les fibres à cristaux photoniques offrent la possibilité de supprimer ou, à contrario, augmenter les interactions entre les photons et les phonons. Dans une première partie, nous présentons une méthode de cartographie des fluctuations longitudinales de la microstructure des fibres PCFs 'a l'aide d'un capteur distribué basé sur une méthode innovante d'écho Brillouin. Cette méthode, très sensible et à haute résolution, est directement intéressante pour caractériser et améliorer l'uniformité des PCFs lors de leur fabrication et également pour la détection des différentes contraintes de température et étirement induites le long des fibres. Sur le plan fondamental, notre système de mesure distribuée à haute résolution nous a également permis d'observer, pour la première fois à notre connaissance, le temps de vie des ondes acoustiques dans les fibres à cristaux photoniques et les fibres standard. Par ailleurs, sur le plan technique, nous avons développé une architecture simplifiée de capteur distribué combinant la technique des échos Brillouin et celle de la modulation différentielle par déplacement de phase avec un seul modulateur d'intensité. Nos résultats montrent une résolution centimétrique dans la zone de soudure entre deux fibres optiques 'a l'aide d'une impulsion de phase de 500 ps. Nous démontrons dans une deuxième partie la suppression directe et passive de la rétro-diffusion Brillouin stimulée dans une fibre optique microstructurée en faisant varier périodiquement le diamètre de la microstructure. Une augmentation de 4 dB du seuil de puissance Brillouin a été obtenue avec une variation de seulement 7% sur une période de 30m. Ce résultat est très intéressant car la diffusion Brillouin est un facteur limitant dans les systèmes de télécommunications par fibre optique et les laser à fibre. La troisième et dernière partie est consacrée 'a l'étude numérique et expérimentale de la diffusion Brillouin en avant dans les fibres à cristaux photoniques. En plus de la suppression de la plupart des modes acoustiques transverses, nous montrons que cette diffusion Brillouin est fortement augmentée pour certains modes acoustiques à haute fréquence qui sont piégés au coeur de la microstructure. Nous avons également étudié une fibre à structure multi-échelle qui révèle l'excitation sélective de plusieurs phonons acoustiques à des fréquences allant jusqu'a 2GHz. Ces mesures ont été confirmées par des simulations numériques basées sur une méthode vectorielle aux éléments finis. L'impact des irrégularités de la microstructure a aussi été mise en évidence.

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Niklès, Marc. "La diffusion Brillouin dans les fibres optiques : étude et application aux capteurs distribués /." [S.l.] : [s.n.], 1997. http://library.epfl.ch/theses/?nr=1674.

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Calderon, Quintero Ernesto. "Stabilité du quartz-α sous haute pression : étude par ultrason et diffusion Brillouin". Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066559.

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Le quartz- est le polytype le plus important des composés de SiO2 du fait de son importance pour les sciences de la Terre et de son caractère piézoélectrique, mais ses propriétés élastiques sous haute pression sont mal connues. Le peu d’études effectuées présentent des résultats contradictoiresUn des objectifs de ce travail était donc d’étudier les propriétés élastiques du quartz en rapport avec l’amorphisation induite par la pression. Pour cela, des mesures ultrasonores, en presses gros volume et des expériences de diffusion Brillouin en cellule à enclumes de diamant ont été réalisées. Ceci nous a permis de caractériser les propriétés élastiques sous haute pression. Nous avons fait une étude complète des propriétés élastiques dans les cinq directions de haute symétrie jusqu’à 20 GPa. Ce travail montre que le quartz- sous pression présente des particularités inhabituelles. Le comportement élastique, le caractère non linéaire de la vitesse du son dans certaines directions est tout à fait remarquable. Fondamentalement, cette étude permet d’apporter une explication à l’instabilité dans ce matériau.

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Yindoula, Philippe-José. "Étude des réactions chimiques par diffusion de la lumière." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10559.

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Yaacoub, Lama. "Nano-sondes Raman-Brillouin intégrées : étude d'oxydes ultra-fins." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2411/.

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L'objet de cette thèse est de développer un nouvel outil de caractérisation de la matière à l'échelle nanométrique. Nous nous basons sur une approche originale qui consiste à utiliser le son, dans le domaine THz, comme sonde de nanostructures. Les phonons acoustiques impliqués dans le processus de diffusion Raman-Brillouin (RB) sont générés et détectés dans une couche ultrafine semi-conductrice jouant le rôle de sonde intégrée. Il s'agit d'une diffusion inélastique de la lumière qui résulte des interactions photon-électron et électron-phonon. La sonde intégrée est sensible au paramètre structural (épaisseur) et aux propriétés physiques (indice optique, densité et vitesse du son) des couches qui l'environnent. Nous mettons en œuvre des expériences de spectrométrie RB. Une bonne compréhension et interprétation des données expérimentales nécessitent une comparaison avec la simulation numérique. Afin de réaliser un développement de l'outil, nous avons mis en place une stratégie où la microscopie électronique en transmission joue un rôle primordial. Elle permet de sonder localement l'organisation structurale et chimique de la matière. Nous nous sommes intéressés à des systèmes constitués d'empilements de couches d'épaisseur nanométrique. La haute sensibilité de la réponse de la sonde intégrée aux propriétés des couches environnantes ainsi qu'aux paramètres structuraux allant jusqu'à l'échelle sub-nanométrique est mise en évidence. Le concept de sonde intégrée a été mis en œuvre pour deux systèmes : alumine/silicium et oxyde de germanium/germanium. Avec le premier système modèle, nous avons démontré, par comparaison systématique entre les données RB expérimentales et simulées, que nous pouvons déterminer la vitesse du son dans une couche d'alumine d'épaisseur nanométrique. La prise en compte de la présence d'une couche interfaciale d'épaisseur nanométrique entre le silicium et l'alumine est indispensable pour décrire correctement l'empilement. Dans le second système d'intérêt technologique notamment en microélectronique, nous avons aussi mis en évidence la présence d'une couche ultramince à l'interface entre le germanium et son oxyde natif dont nous avons déterminé l'épaisseur. Par ailleurs, nous avons pu différencier les cinétiques de la ré-oxydation de la surface du Ge après traitement par eau déionisée et par acide fluorhydrique. Nous avons quantifié la consommation en Ge durant ce processus. Ce travail de thèse a démontré l'intérêt et l'efficacité des nano-sondes RB intégrées pour la détermination des propriétés physiques de couches d'épaisseur nanométrique. Il a permis en particulier d'aborder de façon pertinente des problématiques liées aux surfaces et aux interfaces
The aim of this thesis is to develop a new tool for the characterization of materials at the nanometer scale. We rely on a novel approach using sound, in the THz range, as a probe of nanostructures. Acoustic phonons involved in the process of Raman-Brillouin (RB) scattering are generated and detected in a semiconductor ultrathin layer acting as a built-in probe. Inelastic light scattering occurs as a result of photon-electron and electron-phonon interactions. The built-in probe is sensitive to the structural parameter (thickness) and physical properties (refractive index, density and sound velocity) of the surround layers. We perform RB spectrometry experiments. A good understanding and interpretation of experimental data require a comparison with simulations. In order to achieve a development of the tool, we have implemented a strategy where transmission electron microscopy plays a crucial role. It allows to locally probe the structural and chemical organization of matter. We focus our attention to multilayer systems with thicknesses in the nanometric range. The high sensitivity of the response of the built-in probe to the properties of the surrounding layers as well as to their structural parameters up the sub-nanometer scale is highlighted. The concept of the built-in probe has been implemented for two systems: alumina / silicon and germanium oxide / germanium. With the first model system, we demonstrated that we can determine the sound velocity in a nano-layer of alumina by systematic comparison between experimental and simulated RB spectra. The consideration of the presence of a nanometric interfacial layer between silicon and alumina is essential to describe correctly the stack. With the second system of technological interest in particular in microelectronics, we also evidenced the presence of an ultrathin layer at the interface between germanium and his native oxide. We determined its thickness. Furthermore, we could differentiate between the kinetics of the re-oxidation of the Ge surface after a treatment by deionized water and hydrofluoric acid and we quantified the consumption of Ge during this proces. This thesis work demonstrated the interest and the effectiveness of built-in Raman-Brillouin nano-probes for the determination of physical properties of nano-layers. It allows in particular to tackle, in a relevant way, some issues related to surfaces and interfaces

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Roussigne, Yves. "Diffusion brillouin dans des couches et multicouches minces magnétiques de cobalt : Etude des anisotropies et des couplages inter-couches." Paris 13, 1995. http://www.theses.fr/1995PA132010.

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Les couches minces et multicouches magnétiques sont très étudiées sur le plan fondamental en raison de leurs propriétés physiques liées au comportement de l'anisotropie magnétique et de l'échange inter-couches. De plus, ces structures se prêtent à d'assez nombreuses applications. Notre travail concerne des couches minces et des multicouches de cobalt interfacées avec de l'or ou du cuivre. En vue de mesurer les anisotropies et les échanges magnétiques, nous avons mis au point un montage de diffusion Brillouin comportant un spectromètre Fabry-Perot tandem et permettant des mesures en fonction du champ magnétique appliqué et de l'orientation des films. Les spectres étudiés concernent des excitations magnétiques se propageant dans ces couches. Des calculs assez complets des profils spectraux ont été effectués, ce qui a permis d'optimiser les caractéristiques des échantillons à élaborer afin d'obtenir des déterminations aussi précises que possible des anisotropies et des échanges inter-couches. Concernant les anisotropies, les contributions de volume et de surface ont été mises en évidence pour des couches interfacées avec de l'or et/ou du cuivre. L'influence de la structure cristallographique sur l'anisotropie de volume est discutée. Nous montrons aussi l'importance des effets magnéto-élastiques. Pour des structures constituées de films de cobalt séparés par un espaceur d'or, nous avons mis en évidence l'oscillation de l'échange inter-couches en fonction de l'épaisseur de l'espaceur: nos résultats sont comparés avec d'autres assez récents, obtenus par des techniques différentes. Nos mesures sur des structures comportant un espaceur de cuivre montrent l'absence d'un effet d'aussi grande amplitude.

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Stiller, Birgit. "Brillouin scattering in photonic crystal fiber : from fundamentals to fiber optic sensors." Thesis, Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2019/document.

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Le cadre général dans lequel s’insère ce travail de thèse est celui de l’étude de la diffusion Brillouin dans une nouvelle génération de fibres optiques à cristaux photoniques (PCFs). Ces fibres, qui présentent un arrangement périodique de micro-canaux d’air parallèles le long de la fibre, possèdent en effet des propriétés optiques et acoustiques remarquables et inédites par rapport aux fibres conventionnelles. De façon plus précise, nous montrons dans ce travail, par le biais de simulations numériques et de données expérimentales, que les fibres à cristaux photoniques offrent la possibilité de supprimer ou, à contrario, augmenter les interactions entre les photons et les phonons. Dans une première partie, nous présentons une méthode de cartographie des fluctuations longitudinales de la microstructure des fibres PCFs à l’aide d’un capteur distribué basé sur une méthode innovante d’écho Brillouin. Cette méthode, très sensible et à haute résolution, est directement intéressante pour caractériser et améliorer l’uniformité des PCFs lors de leur fabrication et également pour la détection des différentes contraintes de température et étirement induites le long des fibres. Sur le plan fondamental, notre système de mesure distribuée à haute résolution nous a également permis d’observer, pour la première fois à notre connaissance, le temps de vie des ondes acoustiques dans les fibres à cristaux photoniques et les fibres standard. Par ailleurs, sur le plan technique, nous avons développé une architecture simplifiée de capteur distribué combinant la technique des échos Brillouin et celle de la modulation différentielle par déplacement de phase avec un seul modulateur d’intensité. Nos résultats montrent une résolution centimétrique dans la zone de soudure entre deux fibres optiques à l’aide d’une impulsion de phase de 500 ps. Nous démontrons dans une deuxième partie la suppression directe et passive de la rétrodiffusion Brillouin stimulée dans une fibre optique micro structurée en faisant varier périodiquement le diamètre de la microstructure. Une augmentation de 4 dB du seuil de puissance Brillouin a été obtenue avec une variation de seulement 7% sur une période de 30m. Ce résultat est très intéressant car la diffusion Brillouin est un facteur limitant dans les systèmes de télécommunications par fibre optique et les lasers à fibre. La troisième et dernière partie est consacrée à l’étude numérique et expérimentale de la diffusion Brillouin en avant dans les fibres à cristaux photoniques. En plus de la suppression de la plupart des modes acoustiques transverses, nous montrons que cette diffusion Brillouin est fortement augmentée pour certains modes acoustiques à haute fréquence qui sont piégés au cœur de la microstructure. Nous avons également étudié une fibre à structure multi-échelle qui révèle l’excitation sélective de plusieurs phonons acoustiques à des fréquences allant jusqu’a 2GHz. Ces mesures ont étés confirmées par des simulations numériques basées sur une méthode vectorielle aux éléments finis. L’impact des irrégularités de la microstructure a aussi été mis en évidence.Mots clés : optique non linéaire, diffusion Brillouin, fibres optiques microstructurées, seuil Brillouin, capteurs Brillouin distribués
Brillouin scattering is a fundamental nonlinear opto-acoustic interaction present in optical fibers with important implications in fields ranging from modern telecommunication networks to smart optical fiber sensors. This thesis is aimed at providing a comprehensive theoretical and experimental investigation of both forward and backward Brillouin scattering in next generation photonic crystal fibers in view of potential applications to above mentioned fields. We show in particular that these micro-structured optical fibers have the remarkable ability to either suppress or enhance photon-phonon interactions compared to what is commonly observed in conventional fibers. Firstly, this thesis provides a complete experimental characterization of several photonic crystal fibers using a novel highly-resolved distributed sensing technique based on Brillouin echoes. We perform distributed measurements that show both short-scale and long-scale longitudinal fluctuations of the periodic wavelength-scale air-hole microstructure along the fibers. Our mapping technique is very sensitive to structural irregularities and thus interesting for fiber manufacturers to characterize and improve the fiber uniformity during the drawing process. With this technique, we also report the first experimental observationof the acoustic decay time and the Brillouin linewidth broadening in both standard and photonic crystal fibers. Furthermore, we experimentally demonstrate a simplified architecture of our Brillouin echoes-based distributed optical fiber sensor with centimeter spatial resolution. It is based on differential phase-shift keying technique using a single Mach-Zehnder modulator to generate a pump pulse and a _-phase-shifted pulse with an easy and accurate adjustment of delay. These sensing techniques are also applied to distributed strain measurement. Another aspect of this thesis is the investigation of a novel method for suppressing stimulated Brillouin scattering that is detrimental to optical fiber transmissions and fiber lasers. We experimentally study several fibers and a demonstrate 4 dB increase of the Brillouin threshold in a photonic crystal fiber by varying periodically the core diameter by only7%. The efficiency of this passive technique is verified by use of our distributed sensing technique where the oscillating Brillouin frequency shift is clearly observed.Lastly, we present experimental and numerical results demonstrating the simultaneous vi Abstract frequency-selective excitation of several guided acoustic Brillouin modes in a photonic crystal fiber with a multi-scale structure design. These guided acoustic modes are identified by using a full vector finite-element model to result from elastic radial vibrations confined by the air-silica microstructure. We further show the strong impact of structural irregularities of the fiber on the frequency and modal shape of these acoustic resonances

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Bourges, Philippe. "Etude par diffusion brillouin, raman et inelastique de neutrons de la transition structurale de l'anthracene-tetracyanobenzene." Rennes 1, 1989. http://www.theses.fr/1989REN10089.

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L'anthracene-tetracyanobenzene (a-tcnb) est un cristal moleculaire qui presente une transition de phase structurale du second ordre qui correspond a la reorientation antiferro des molecules d'anthracene dans le plan cristallographique (a, b). Dans ce travail, nous avons porte notre attention sur le regime dynamique pretransitionnel. Aussi, a pression atmospherique, nous avons entrepris parallelement des experiences de diffusion raman et de diffusion inelastique de neutrons dans les deux phases afin d'observer directement le mode vibration qui pilote le changement structural. Dans la phase haute temperature, ce phonon montre clairement un regime displacif contrairement a l'autre phase ou le comportement du mode mou n'est pas usuel. Des experiences de diffusion brillouin indiquent que ce compose presente de fortes anomalies elastiques. Ces dernieres, analysees dans le cadre d'un couplage quadratique entre une deformation elastique et le parametre d'ordre, conduisent a une reponse dynamique critique differente de l'observation directe du mode fou. L'ensemble de ces resultats indique que l'a-tcnb presente une dynamique transitionnelle complexe qui est intermediaire entre les deux cas limites displacif et ordre-desordre. Sous l'effet d'une pression hydrostatique, des experiences de diffusion raman montrent que la transition perd son caractere displacif, le regime dynamique devenant a haute pression nettement ordre-desordre

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Hey, Tow Kenny. "Laser Brillouin à fibre microstructurée en verre de chaleogénure." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00860216.

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Souvent considéré néfaste dans le domaine de la télécommunication car il limite la puissance d'un système de transmission optique, l'effet Brillouin peut être utilisé pour la réalisation de lasers. Un laser à fibre Brillouin peut potentiellement être très cohérent et très peu bruité ; ce qui incite son utilisation dans plusieurs domaines incluant la défense, la métrologie et les télécommunications. L'objectif de cette thèse, qui s'insert dans le cadre du projet ATOS (Antenne acoustique en technologie Tout Optique pour la Surveillance), est d'obtenir un laser Brillouin à la fois compact et avec un seuil laser relativement bas. Pour respecter ces deux conditions, il est nécessaire de disposer d'une ﬁbre avec un très fort coefficient de gain Brillouin gB et ayant une très petite aire effective de manière à concentrer la puissance optique dans le cœur de la fibre. Nous avons ainsi choisi d'utiliser une fibre faite à partir de verres en chalcogénure, qui ont un gB de deux ordres de grandeurs supérieures au gB d'une fibre monomode silice classique avec une microstructure dans le coeur. Ces travaux de recherche contribuent donc, d'une part, à démontrer qu'il est expérimentalement possible de réaliser des lasers Brillouin compacts, bas seuils et exhibant des caractéristiques remarquables en termes de bruit et de cohérence avec des fibres microstructurées en verre de chalcogénure et, d'autre part, à étudier la potentialité de ces cavités lasers dans le cadre du projet ATOS tout en proposant d'autres applications possibles pour la métrologie, l'instrumentation et les télécommunications.

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Belafhal, Abdelmajid. "Etude de la dynamique des fluides atomiques à hautes pressions : cas du xénon." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10538.

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Ce travail est une étude de la dynamique du xénon par diffusion de Rayleigh-Brillouin le long de l’isotherme T = 293,26 K pour des pressions allant de 5 atm. A 130 atm. Il a été mis en évidence un mode diffusif, différent de celui observé par corrélation de photons. Son intensité et sa largeur sont maximales à la densité critique. Une équation d’état sur tout le domaine de pression a été déterminée.

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HE, JIANJUN. "Diffusion raman-brillouin par les phonons acoustiques dans les superreseaux semiconducteurs et extension a l'interaction lumiere-ultrason." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066236.

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Nous presentons dans ce memoire une etude approfondie de l'interaction de la lumiere avec les phonons acoustiques dans les superreseaux, que nous etendons ensuite a la diffraction de la lumiere par les ondes ultrasonores. Les frequences les intensites et les largeurs de raies des modes acoustiques dans les spectres raman sont determinees theoriquement en tenant compte non seulement de la modulation des proprietes acoustiques et photoelastiques, qui ont ete considerees dans de precedents modeles, mais aussi de la modulation de l'indice de refraction, de l'attenuation acoustique et de l'absorption optique. Les resultats experimentaux portent sur des superreseaux gaas-ga#1#-#xal#xas et si-si#1#-#xge#x de periodes tres variees et sont en excellent accord avec la theorie. Beaucoup de phenomenes sont reveles pour la premiere fois, comme l'apparition de modes acoustiques replies a des frequences inferieures au mode brillouin, l'existence de modes replies plus intenses que le mode brillouin, la diminution des largeurs de raies au voisinage des bords de minizones de brillouin, la disparition des largeurs de raies au voisinage des bords de minizones de brillouin, la disparition des gaps interdits acoustiques a haute frequence due a l'attenuation acoustique elevee, etc. Nous montrons par ailleurs que la condition d'accord de phase pour le couplage colineaire lumiere-ultrason peut etre realisee grace a l'intervention d'un vecteur du reseau reciproque du superreseau. L'utilisation de cette effet et l'exploitation conjointe d'une resonance optique caracteristique du superreseau, permet de concevoir un nouveau type de dispositifs acousto-optiques de bien meilleures performances

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Godet, Adrien. "Spectroscopie Brillouin des micro et nanofils optiques de silice." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCD067/document.

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Cette thèse de doctorat porte sur la conception et la fabrication de microfils optiques de silice par la technique de fusion et d'étirage de fibres optiques standards, ainsi qu'une étude détaillée de leurs propriétés élastiques par spectroscopie Brillouin. Nous apportons une description complète, théorique et expérimentale, des spectres Brillouin rétro-diffusés par les microfils, révélant ainsi l'existence de plusieurs familles d'ondes élastiques, telles que les ondes hybrides et surfacique, ainsi que de nombreux anti-croisements. En exploitant l'ensemble de ces propriétés élastiques, nous démontrons ensuite une technique de mesure optique, simple et non-destructive, du diamètre des microfils et de leur uniformité, avec une très grande précision et une sensibilité de quelques nanomètres, comparable aux techniques conventionnelles comme la microscopie par balayage électronique. Nous réalisons en supplément une cartographie des ondes élastiques le long des microfils optiques par la technique de corrélation Brillouin de phase. Une autre étude majeure de cette thèse a porté sur la dépendance du spectre Brillouin en fonction d'une déformation axiale des microfils optiques qui présentent une très grande élasticité et des coefficients de contraintes élevés. Pour la première fois à notre connaissance, nous avons observé l’effet des non-linéaritiés des constantes élastiques de la silice dans un microfil optique fortement déformé sur les coefficients de contraintes. L'ensemble de ces travaux représente une étude fondamentale du processus de diffusion Brillouin dans les microfils optiques et permet également d'ouvrir la voie aux développements de dispositifs photoniques compacts dans le domaine des capteurs et des télécommunications
This thesis reports the design and fabrication of subwavelength-diameter silica optical fibers, also known as optical micro and nanowires. These hair-like slivers of glass, manufactured by tapering optical fibers down to a size hundred times smaller than a strand of human hair, have a number of optical and mechanical properties that make them very attractive for both fundamental physics and technological applications. In addition to providing strong light confinement and enhanced nonlinear optical effects, they exhibit a large evanescent field, enabling applications not currently possible with comparatively bulky optical fibers.We here explore their elastic properties through Brillouin spectroscopy. We specifically provide a complete description, both theoretically and experimentally, of the backward Brillouin spectra including the observation of both bulk hybrid and surface acoustic waves with many anti-crossings. A very good agreement is found between numerical simulations of the elastodynamics equation and the experimental Brillouin spectra for a wide range of wire diameters. From this study, we demonstrate a simple and non-destructive in-situ technique for measuring the diameter of these ultra-thin fibers and their uniformity with a high sensitivity of only a few nanometers. A distributed measurement of both the surface and hybrid acoustic waves along an optical microwire was then performed using Brillouin optical correlation technique. We further investigate the tensile strain dependence of Brillouin scattering in optical microwires and report, for the first time to our knowledge, evidence of a strong elasticity and non-linearity of the elastic constants of silica. This thesis therefore demonstrates that optical microwires can find various potential applications for strain optical sensing

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De, Clermont-Gallerande Jonathan. "Synthèse, structure, et étude mécanique de matériaux tellurites visant des applications en optique non-linéaire." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0082.

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Ce travail a pour but l’étude comparative de trois systèmes d’intérêt pour des applications en optique non linéaire, TeO2-TiO2-ZnO (TTZ), TeO2-TiO2-Nb2O5 (TTN) and TeO2-GeO2-ZnO (TGZ). L’objectif étant de mettre en évidence une corrélation entre la structure et les propriétés mécaniques de ces verres à température ambiante mais surtout en fonction de la température et notamment autour de la température de transition vitreuse (Tg). L’étude structurale des verres a montré que dans le système TTZ, le zinc avait une coordination et donc un comportement différent au sein de la matrice tellurite en fonction de la concentration. Ces résultats ont été corrélés aux propriétés élastiques de ces verres, le module d’Young, le module de cisaillement et le coefficient de Poisson, qui présentent des évolutions non linéaires en fonction de la concentration en ZnO. Dans le système TGZ, contrairement au système TTZ, ces évolutions singulières n’ont pas été remarquées. Il a été supposé que l’oxyde de germanium empêche cette modification du polyèdre de Zinc. Pour les verres du système TTN aucun changement structural majeur en fonction de la concentration n’a été observé ce qui se traduit par des évolutions linéaires des propriétés élastiques. Les études en fonctions de la température ont montré qu’avant la température de transition vitreuse (Tg), l’évolution de la fréquence du pic Boson (spectroscopie Raman) et des propriétés élastiques sont en accord avec l’idée d’une relaxation du réseau vitreux. Après Tg, les évolutions structurales et mécaniques a montré l’existence d’une transition vers l’état de liquide en surfusion. Enfin il a aussi été possible de mettre en évidence une corrélation après Tg de l’évolution de la fréquence du pic Boson et des propriétés élastiques, permettant ainsi de prédire l’évolution des propriétés mécaniques grâce à l’étude vibrationnelle basses fréquences des verres tellurites. Ces informations sont des paramètres clés pour aider à la maitrise de la mise en forme de ce type de verre
This work aims to comparatively study three systems aimed at nonlinear optical application, TeO2-TiO2-ZnO (TTZ); TeO2-TiO2-Nb2O5 (TTN) and TeO2-GeO2-ZnO (TGZ). The goal is to highlight correlations between structural and mechanical properties of the studied glasses at room temperature but also as a function of temperature, and in particular around the glass transition temperature (Tg). The structural study of the glasses showed that in the TTZ system, the zinc had a coordination and hence a behavior change in the tellurite matrix as a function of the concentration. Those results were correlated to the elastic properties of the glasses, the Young modulus, the shear modulus and the Poisson ratio, who presented nonlinear evolutions as a function of the ZnO concentration. In the TGZ system, in contrary to the TTZ system, these singular evolutions were not highlighted. It was hypothesized that the germanium oxide is preventing the change in comportment of the zinc polyhedra. For the TTN system, no major structural changes were observed as a function of niobium oxide concentration, which was translated with a linear increase of the elastic properties of those glasses. The temperature dependent studies showed that before the glass transition temperature (Tg), the Boson peak frequency (Raman spectroscopy) and the elastic properties evolutions are in accordance with the vitreous network relaxation idea. After Tg, the structural and mechanical evolution showed a transition toward a viscous liquid state. At last, it was possible to evidence a correlation after Tg of the evolution of the Boson peak frequency and the elastic properties, thus allowing a prediction of the mechanical properties thanks to the low frequency vibrational study in tellurite glasses. These information are key parameters needed to help the glass shaping mastery of these types of glasses

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Belkadi, Miâd. "Effets de la température sur l'étude des réactions chimiques du type A->B, par diffusion Rayleigh-Brillouin." Bordeaux 1, 1990. http://www.theses.fr/1990BOR10589.

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Il est montre que la variation en fonction de la temperature du temps caracteristique de reaction chimique, mis precedemment en evidence, est detectable par diffusion rayleigh-brillouin. Cette variation semble suivre une loi d'arrhenius, comme le laissaient prevoir les etudes precedentes, notamment par technique ultra-sonore. Par ailleurs, l'etude de la dynamique du benzene semble montrer qu'il existe une dispersion des vitesses et une variation du rapport landau-placzek qui confirmeraient les hypotheses de structure dans ce liquide

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Alevizaki, Athina. "Analysis and control of elastic waves in phononic structures of poroelastic inclusions in a fluid." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMLH24/document.

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Dans le présent document de thèse, une extension de la méthode de calcul de la diffusion multiple stratifiée est développée en y incluant des structures phononiques à base de diffuseurs sphériques poroélastiques saturés immergés dans un fluide, en combinant la théorie de Biot avec le formalisme de diffusion multiple. La méthode est alors appliquée à une étude théorique, bien au-delà de l’approximation à grandes longueurs d’onde d’un milieu effectif, de la réponse acoustique d’un milieu granulaire à double porosité saturé, formé d’un réseau cristallin compact de sphères poreuses rigides ou molles. On montre que la variation de la taille des pores et/ou celle de la porosité dans une gamme allant du millimètre au micromètre pour le diamètre des sphères altère d’une façon significative les spectres de transmission, réflexion, et d’absorption d’une couche plane d’épaisseur finie de ces matériaux. Les spectres présentés sont analysés par référence aux modes acoustiques de sphères poreuses isolées d’une part, puis par rapport aux diagrammes de dispersion des cristaux infinis correspondants. Une interprétation cohérente de la physique sous-jacente est donnée. Ces résultats mettent en évidence l’occurrence de nouveaux modes, localisés dans la sphère, provenant des ondes longitudinales lentes propres aux milieux poroélastiques. Ces modes induisent quelques caractéristiques remarquables dans le comportement acoustique de ces matériaux à double porosité, comme des bandes d’absorption non-dispersive larges ou étroites en fréquence et/ou des bandes d’arrêt directionnel. Les propriétés acoustiques de ces structures phononiques à l’échelle sub-micrométrique, i.e. en régime hypersonique (GHz), peuvent être évaluées expérimentalement par diffusion Brillouin. Dans ce document, une approche théorique élasto-optique rigoureuse, basée sur les fonctions de Green, est proposée afin de décrire la diffusion inélastique de la lumière due aux variations spatiotemporelles de l’indice de réfraction du matériau induites par des phonons. Dans ce cadre des expressions analytiques de l’intensité d’un faisceau de lumière diffusé par une particule sphérique dans le vide sont dérivées, permettant ainsi d’améliorer la précision et rapidité des calculs précédents. Les grandes lignes de ce développement théorique jettent les bases pour une description rigoureuse de cet effet dans le cas de cristaux phononiques composés de particules sphériques colloïdales
In the present thesis, an extension of the layer multiple scattering computational methodology to phononic structures of fluid-saturated poroelastic spherical bodies, combining Biot's theory with multiple scattering techniques, is developed. The method is applied to the theoretical study, beyond the long wavelength effective-medium approximation, of the acoustic response of double-porosity liquid-saturated granular materials consisting of close-packed hard or soft porous spheres. It is shown that variations of the pore size and/or the porosity within the millimeter and submillimeter-sized spherical grains signicantly alters the transmission, reflection, and absorption spectra of finite slabs of these materials. The calculated spectra are analyzed by reference to the acoustic modes of the constituent porous spherical grains as well as to relevant dispersion diagrams of correspondingly infinite crystals, and a consistent interpretation of the underlying physics is presented. Our results provide evidence for the occurrence of novel, unprecedented modes, localized in the sphere, which arise from slow longitudinal waves that are peculiar to poroelastic media. These modes induce some remarkable features in the acoustic behavior of these double-porosity materials under study, such as broad or narrow dispersionless absorption bands and/or directional transmission gaps. The acoustic properties of phononic (sub)micro structures, in the hypersonic (GHz) regime, can be probed, in general, by Brillouin light scattering experiments. In the present thesis we undertake a rigorous full elasto-optic theoretical approach to inelastic light scattering due to phonon induced spatiotemporal variations of the refractive index of a medium, based on Green's functions, and derive analytical expressions for the intensities of the scattered light beams by single spherical particles in vacuum, thus improving the computational efficiency and accuracy of previous calculations. The above framework provides, also, the basis for a rigorous description of the effect for phononic crystals of colloidal spherical particles

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Lou, Nelson. "Couches supportées et membranes ultraminces à base de silicium : fabrication et spectrométrie raman-brillouin." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/557/.

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Les progrès de la Micro et maintenant de la Nanoélectronique conduisent à la diminution de la taille des composants, et requièrent par la même occasion de développer des méthodes de caractérisation appropriées et performantes. C'est dans ce contexte que nous nous sommes intéressés à l'utilisation du son, dans le domaine térahertz, comme une sonde de la matière à l'échelle nanométrique dans des expériences de diffusion inélastique de la lumière. A cet effet, nous avons étudié la diffusion Raman-Brillouin de couches ultraminces de silicium, impliquant l'interaction entre états électroniques localisés et phonons acoustiques ayant des longueurs d'onde dans la gamme nanométrique. Dans l'optique d'étudier l'effet de son environnement sur la diffusion Raman-Brillouin d'une couche ultramince de silicium, nous avons fabriqué des systèmes modèles formées d'empilements de couches nanométriques de différents matériaux (silicium, nitrure de silicium et oxyde de silicium) sur substrat ou sous forme de membranes. Un spectromètre Raman ultra-performant dans le domaine des basses fréquences et équipé d'une optique d'entrée originale nous a permis d'étudier la diffusion Raman-Brillouin de ces systèmes modèles. Nous avons systématiquement comparé les spectres expérimentaux à des simulations réalisées dans le cadre du modèle photoélastique. Cette comparaison systématique nous a permis d'identifier les rôles des cavités acoustiques et optiques et de proposer des critères et une méthodologie permettant d'analyser quantitativement les données expérimentales. .
The improvements in Micro and now Nanoelectronic lead to the shrinking of the devices and at the same time the need to develop suitable and effective methods of characterization. Following this motion, we focused our interest on the use of terahertz sound as a matter probe at nanometric scale in inelastic scattering of light experiments. To that end, we studied Raman-Brillouin scattering of ultra thin layers of silicon which implies the interaction between localized electronic states and acoustic phonons with wavelengths in nanometric range. In the aim to study the effect of its surrounding on the Raman-Brillouin scattering of an ultra thin silicon layer, we made model systems composed of nanometric layers stacks of different materials (silicon, silicon nitride and silicon dioxide) on substrate or in membrane configuration. A high-performance Raman spectrometer, in low frequency range and coupled with an original optical input, enabled us to study the Raman-Brillouin scattering of these model systems. We systematically compared the experimental spectrums to simulations based on photo elastic model. That systematic comparison enabled us to identify of the optical and acoustic cavity functions and some criteria and a methodology to be able to analyse quantitatively the experimental data. The developed approach shows to be particularly sensitive in the face of oxide and interfacial layers whose thicknesses don't exceed two nanometres. .

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