Auto-synchronisation et combinaison cohérente de lasers à fibre PDF Download
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Book Description
La montée en puissance dans les lasers ou amplificateurs à fibres unimodales s’accompagne d’effets non linéaires, liés au fort confinement spatio-temporel du champ dans le guide, qui sont souvent préjudiciables à l’amplification. L’objectif de la thèse est d’étudier l’amplification en parallèle dans les fibres optiques et la recombinaison des champs issus de ces différents amplificateurs. Deux architectures ont été étudiées : Une première configuration interférométrique exploite un filtrage du spectre de fréquences temporelles émis par le laser ramifié pour réaliser la sommation cohérente des champs sur la voie commune de l’interféromètre laser. Les régimes de fonctionnement continu, déclenché et à synchronisation de modes ont été étudiés. Une seconde architecture laser réalise par filtrage spatial interne au résonateur un verrouillage des phases de l’ensemble des amplificateurs disposés en parallèle. Les multiples émissions cophasées sont alors combinées en champ lointain.
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La montée en puissance dans les lasers ou amplificateurs à fibres unimodales s’accompagne d’effets non linéaires, liés au fort confinement spatio-temporel du champ dans le guide, qui sont souvent préjudiciables à l’amplification. L’objectif de la thèse est d’étudier l’amplification en parallèle dans les fibres optiques et la recombinaison des champs issus de ces différents amplificateurs. Deux architectures ont été étudiées : Une première configuration interférométrique exploite un filtrage du spectre de fréquences temporelles émis par le laser ramifié pour réaliser la sommation cohérente des champs sur la voie commune de l’interféromètre laser. Les régimes de fonctionnement continu, déclenché et à synchronisation de modes ont été étudiés. Une seconde architecture laser réalise par filtrage spatial interne au résonateur un verrouillage des phases de l’ensemble des amplificateurs disposés en parallèle. Les multiples émissions cophasées sont alors combinées en champ lointain.
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Les propriétés intrinsèques de la fibre optique utilisée comme milieu à gain en font un candidat idéal pour le développement de sources laser de haute puissance, aujourd’hui capable de rivaliser avec les lasers à état solide, tout en apportant ses avantages propres : robustesse, efficacité, qualité de faisceau potentielle, gestion de la thermique, compacité et tenue à l’environnement. Les domaines d’application sont nombreux : industrie ( usinage, marquage), défense ( télémétrie, imagerie), environnement (lidar), communications en espace libre, recherche fondamentale...Cependant, certaines applications nécessitent des puissances ou énergie encore supérieures à ce que peut délivrer une seule fibre associée à une bonne qualité de faisceau. Pour contourner cette difficulté, l’approche abordée ici est de répartir l’amplification sur plusieurs fibres lasers, puis de recombiner les faisceaux en espace libre. Ce travail est préparatoire à une nouvelle génération de lasers hyper-intenses et a été réalisé dans le cadre du projet ANR CAN, collaboration entre LOA,IOGS ,Thales R&T et Onera. Suivant le dimensionnement défini par l’étude théorique de la combinaison cohérente de faisceaux laser, un toron de 64 fibres collimatées chacune par une petite lentille est conçu puis réalisé technologiquement. Par extension de l’idée de l’interféromètre à décalage quadri-latéral, une méthode de mesure collective et auto-référencée de la phase des fibres mise au point. Enfin, une technique originale et auto-adaptative de mise en phase par holographie numérique est présentée et validée expérimentalement.
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Les travaux présentés dans ce manuscrit traitent de la combinaison cohérente de lasers à fibre par voie passive. L'architecture laser étudiée est une configuration à émetteurs multiples où la mise en phase des faisceaux émis est réalisée à partir d'un filtrage spatial intracavité associé aux propriétés d'auto-organisation des lasers, pour une recombinaison en champ lointain des multiples faisceaux émis. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que cette technique de combinaison est tout à fait compatible avec la génération de fortes puissances. De plus, une étude expérimentale a permis de montrer qu'elle bénéficie d'une dynamique de cophasage rapide. Toutefois, une étude numérique et expérimentale confirme que cette technique passive de mise en phase ne peut combiner efficacement qu'une dizaine d'émetteurs. Une nouvelle architecture à rétroaction multiple a donc été proposée. Des premiers résultats numériques très prometteurs ont été obtenus et montrent un apport très significatif de cette nouvelle architecture.
Author: Adrian Azarian Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les lasers à fibre suscitent un grand intérêt dans tous les domaines, pour des applications allant du médical aux télécommunications, car ils permettent d'obtenir une bonne cohérence spatiale et temporelle et sont compacts et robustes. La limite se situe dans le domaine des lasers à fortes puissances. La combinaison de plusieurs sources lasers est alors une solution prometteuse pour surpasser les limites individuelles de ces sources, en particulier les techniques de combinaisons cohérentes de faisceaux. Dans cette famille de combinaison, la technique de contrôle actif de la phase par marquage en fréquence est particulièrement intéressante, mais deux limitations majeures ont été identifiées : le cas du régime impulsionnel ainsi que le nombre limité de voies pouvant être mise en phase. Dans cette thèse des solutions sont proposées pour lever ces limitations. Dans un premier temps, nous avons réalisé la première démonstration expérimentale d'une combinaison cohérente impulsionnelle utilisant cette technique. Ensuite, en adaptant des techniques de codage orthogonal issues du domaine des télécommunications, nous avons augmenté le nombre de voies pouvant être combinées. Un outil de simulation du système a été développé pour étudier l'utilisation des techniques de codage et pour étudier la propagation des faisceaux à travers la turbulence atmosphérique. Pour évaluer les performances des systèmes à grand nombre d'émetteur, nous avons mis en place une méthodologie, basée sur l'utilisation de plans d'expériences et de métamodèles, permettant d'identifier les fibres ou les interactions entre fibres les plus influentes, en fonction des paramètres initiaux de la combinaison.
Author: François Jeux Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 157
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Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à développer une architecture laser multivoie innovante pour la génération d'une matrice de 20 faisceaux mis en plase de manière auto-organisée. La configuration explorée a pour but de dépasser les limitations des techniques de combinaison cohérente passive dites standard, pour lesquelles, la qualité de mise en phase des faisceaux émis se dégrade rapidement avec l'augmentation du nombre de voies lasers (~10). Elle utilise des cavités fibrées annulaires disposées en parallèle et couplées par un filtre original d'amplitude et de phase. L'apport de cette architecture est dû au dispositif de couplage qui va lier la phase des champs à leurs amplitudes respectives. C'est le degré de liberté supplémentaire sur les amplitudes qui va mettre à contribution des non-linéarités résonnantes dans les amplificateurs conduisant à une modification de la phase en fonction de l'intensité incidente. Certains écarts de phases linéaires sont alors compensés améliorant par la même la qualité de mise en phase. Des simulations numériques du fonctionnement de la cavité laser multivoie ont en effet montré une amélioration de la qualité de mise en phase d'un facteur 2 lorsque l'on considère 25 lasers couplés. Dans une configuration expérimentale à 9 lasers couplés, une qualité de mise en phase record de 90% a été démontrée accompagnée d'une stabilité accrue du faisceau émis.
Author: Badr Mohamed Ibrahim Shalaby Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 224
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La montée en puissance dans les lasers ou amplificateurs à fibres uni-modales s’accompagne d’effets non linéaires, de dommage sur les faces de la fibre à cause d’une petite aire effective dans les guides amplificateurs classiques. L’objectif de ma thèse a été d’étudier l’exploitation, au sein de lasers, de fibres amplificatrices de large section, telle qu’une fibre multimodale ou une fibre à coeurs multiples tout en assurant la génération de faisceau de bonne qualité spatiale. Tout d’abord, j’ai étudié numériquement et expérimentalement le processus de l’auto-imagerie dans une fibre de grande aire modale dans une configuration laser en anneau unidirectionnel. J’ai successivement considéré une fibre multimodale (FMM) puis une fibre à coeurs multiples (FMC). Cette configuration réalise un filtrage spatial sur le champ proche en utilisant une boucle de rétroaction par une fibre monomode. Nous avons aussi étudié numériquement et expérimentalement l’excitation du mode fondamental et la combinaison linéaire de plusieurs modes guidés dans une architecture de laser qui réalisait un filtrage spatial sur le champ lointain. La dernière partie, consiste en une étude expérimentale de la combinaison cohérente de deux fibres multicoeurs parallèles en utilisant à la fois une excitation sélective et un filtrage du champ lointain.
Author: Joseph Weber Publisher: Courier Corporation ISBN: 0486438872 Category : Science Languages : en Pages : 210
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An internationally famous physicist and electrical engineer, the author of this text was a pioneer in the investigation of gravitational waves. Joseph Weber's General Relativity and Gravitational Waves offers a classic treatment of the subject. Appropriate for upper-level undergraduates and graduate students, this text remains ever relevant. Brief but thorough in its introduction to the foundations of general relativity, it also examines the elements of Riemannian geometry and tensor calculus applicable to this field. Approximately a quarter of the contents explores theoretical and experimental aspects of gravitational radiation. The final chapter focuses on selected topics related to general relativity, including the equations of motion, unified field theories, Friedman's solution of the cosmological problem, and the Hamiltonian formulation of general relativity. Exercises. Index.
Author: Ahmed Belasri Publisher: Springer Nature ISBN: 9811554447 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Don Montague Publisher: Taylor & Francis ISBN: 9780419199106 Category : Architecture Languages : en Pages : 472
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This dual-language dictionary lists over 20,000 specialist terms in both French and English, covering architecture, building, engineering and property terms. It meets the needs of all building professionals working on projects overseas. It has been comprehensively researched and compiled to provide an invaluable reference source in an increasingly European marketplace.
Author: Claude Cohen-Tannoudji Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527345558 Category : Science Languages : en Pages : 790
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This new, third volume of Cohen-Tannoudji's groundbreaking textbook covers advanced topics of quantum mechanics such as uncorrelated and correlated identical particles, the quantum theory of the electromagnetic field, absorption, emission and scattering of photons by atoms, and quantum entanglement. Written in a didactically unrivalled manner, the textbook explains the fundamental concepts in seven chapters which are elaborated in accompanying complements that provide more detailed discussions, examples and applications. * Completing the success story: the third and final volume of the quantum mechanics textbook written by 1997 Nobel laureate Claude Cohen-Tannoudji and his colleagues Bernard Diu and Franck Laloë * As easily comprehensible as possible: all steps of the physical background and its mathematical representation are spelled out explicitly * Comprehensive: in addition to the fundamentals themselves, the books comes with a wealth of elaborately explained examples and applications Claude Cohen-Tannoudji was a researcher at the Kastler-Brossel laboratory of the Ecole Normale Supérieure in Paris where he also studied and received his PhD in 1962. In 1973 he became Professor of atomic and molecular physics at the Collège des France. His main research interests were optical pumping, quantum optics and atom-photon interactions. In 1997, Claude Cohen-Tannoudji, together with Steven Chu and William D. Phillips, was awarded the Nobel Prize in Physics for his research on laser cooling and trapping of neutral atoms. Bernard Diu was Professor at the Denis Diderot University (Paris VII). He was engaged in research at the Laboratory of Theoretical Physics and High Energy where his focus was on strong interactions physics and statistical mechanics. Franck Laloë was a researcher at the Kastler-Brossel laboratory of the Ecole Normale Supérieure in Paris. His first assignment was with the University of Paris VI before he was appointed to the CNRS, the French National Research Center. His research was focused on optical pumping, statistical mechanics of quantum gases, musical acoustics and the foundations of quantum mechanics.
Author: Jérôme Lhermite
Author: Jérôme Lhermite
Author: Cindy Bellanger
Author: Julien Guillot
Author: Adrian Azarian
Author: François Jeux
Author: Badr Mohamed Ibrahim Shalaby
Author: Joseph Weber
Author: Ahmed Belasri
Author: Don Montague
Author: Claude Cohen-Tannoudji