Étude et réalisation d'une chaine laser femtoseconde PDF Download
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Author: François Salin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 216
Book Description
EXPERIENCE REALISEE A L'AIDE D'UN LASER A COLORANT EN ANNEAU A BLOCAGE DE MODE PASSIF, ET DONT LA DISPERSION DE VITESSE DE GROUPE PEUT ETRE CONTROLEE. ON MONTRE QUE LE FONCTIONNEMENT DE CE TYPE DE LASER EST BASE SUR DES PHENOMENES SOLITONS EN ANALYSANT UN REGIME PARTICULIER DU LASER QUI EMET ALORS DES IMPULSIONS SEMBLABLES A DES SOLITONS D'ORDRE 3. DESCRIPTION D'UNE CHAINE AMPLIFICATRICE AYANT UN GAIN D'ENVIRON 10**(6). ON PRESENTE UN NOUVEAU SYSTEME DE COMPENSATION DE LA DISPERSION DE LA CHAINE AMPLIFICATRICE ET UNE NOUVELLE METHODE DE MESURE MONOCOUP DE LA REPONSE TEMPORELLE DE L'EFFET KERR OPTIQUE
Author: François Salin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 216
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EXPERIENCE REALISEE A L'AIDE D'UN LASER A COLORANT EN ANNEAU A BLOCAGE DE MODE PASSIF, ET DONT LA DISPERSION DE VITESSE DE GROUPE PEUT ETRE CONTROLEE. ON MONTRE QUE LE FONCTIONNEMENT DE CE TYPE DE LASER EST BASE SUR DES PHENOMENES SOLITONS EN ANALYSANT UN REGIME PARTICULIER DU LASER QUI EMET ALORS DES IMPULSIONS SEMBLABLES A DES SOLITONS D'ORDRE 3. DESCRIPTION D'UNE CHAINE AMPLIFICATRICE AYANT UN GAIN D'ENVIRON 10**(6). ON PRESENTE UN NOUVEAU SYSTEME DE COMPENSATION DE LA DISPERSION DE LA CHAINE AMPLIFICATRICE ET UNE NOUVELLE METHODE DE MESURE MONOCOUP DE LA REPONSE TEMPORELLE DE L'EFFET KERR OPTIQUE
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Depuis le début des années 90, de grands progrès ont été réalisés dans les sources laser à impulsions courtes, essentiellement basées sur le cristal de saphir dopé au titane. Les efforts ont principalement porté sur la diminution de la durée et l'augmentation de l'énergie. Parallèlement, les sources à haut taux de répétition (de l'ordre de la dizaine de kilohertz), ont fait l'objet de peu d'études. Une première partie de ce travail est consacrée à l'étude et à la réalisation d'une source à 15 kHz de haute puissance moyenne. Le laser de pompe utilisé est ici un laser à vapeur de cuivre hybride (CuHBr), d'une puissance de 100 W. Le manuscript présente une étude détaillée des problèmes thermiques dans les cristaux à ces cadences et de prise en compte de ces derniers dans le dimensionnement d'une cavité régénérative et des amplificateurs multi-passages. Dans une deuxième partie, on s'intéresse à une application particulière de ces sources haute cadence: le micro-usinage. Des résultas expérimentaux sont présentés, essentiellement dans les métaux. Pour tenter de comprendre la spécificité des mécanismes d'interaction laser-matière en régime femtoseconde dans ces derniers, un modèle à deux températures est développé qui permet de simuler la longueur de diffusion thermique (radiale et axiale) sur les bords de l'usinage. Les résultats de cette simulation font apparaître une différence notable de la longueur de diffusion thermique entre le régime nanoseconde et le régime femtoseconde.
Author: Vincent Bagnoud Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 231
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L'AMPLIFICATION A DERIVE DE FREQUENCE (CPA) PERMET D'AMPLIFIER DES IMPULSIONS LASERS JUSQU'A DES PUISSANCES CRETES TRES ELEVEES, OUVRANT DE NOUVEAUX CHAMPS D'INVESTIGATION EN PHYSIQUE. CETTE TECHNIQUE EST PARTICULIEREMENT ADAPTEE AUX CHAINES LASERS A SOLIDES UTILISANT DU SAPHIR DOPE AUX IONS TITANE. SI L'AUGMENTATION DES PERFORMANCES DE CES LASERS A TOUT D'ABORD ETE RAPIDE, ON SE HEURTE MAINTENANT A DES PROBLEMES QUI IMPOSENT UN CONTROLE PRECIS DE L'AMPLITUDE ET DE LA PHASE SPECTRALE DES IMPULSIONS AU COURS DE L'AMPLIFICATION. NOUS DECRIVONS LA PREMIERE REALISATION D'UN LASER DELIVRANT DES IMPULSIONS DONT LA PUISSANCE CRETE APPROCHE LE TERAWATT A LA FREQUENCE DE REPETITION DE 1 KILOHERTZ. POUR CELA, NOUS AVONS MIS EN UVRE DES TECHNIQUES ORIGINALES DE SIMULATION DE L'ETIREMENT ET DE COMPRESSION DES IMPULSIONS AFIN DE VALIDER LE CONCEPT DE RESEAUX MIXTES DANS UNE CHAINE LASER COMPRENANT BEAUCOUP DE MATERIAUX. DE PLUS, LE SPECTRE DES IMPULSIONS EST CONTROLE PENDANT L'AMPLIFICATION PAR L'UTILISATION D'UN FILTRE BIREFRINGENT (TYPE FILTRE DE LYOT). NOUS DEMONTRONS QUE CES TECHNIQUES OFFRENT UN CONTROLE SPECTRAL SUFFISANT POUR ETIRER, AMPLIFIER ET COMPRIMER DES IMPULSIONS DONT LA DUREE EST INFERIEURE A 20 FEMTOSECONDES. L'AMPLIFICATION PROPREMENT DITE EST REALISEE PAR QUATRE ETAGES D'AMPLIFICATION SUCCESSIFS OU LE PREMIER AMPLIFICATEUR EST UN AMPLIFICATEUR REGENERATIF ET LES TROIS DERNIERS SONT DES AMPLIFICATEURS MULTI-PASSAGES. DU FAIT DU FORT TAUX DE REPETITION DE LA CHAINE LASER, LE MILIEU AMPLIFICATEUR EST SOUMIS A UNE FORTE CHARGE THERMIQUE. LA LENTILLE THERMIQUE AINSI CREEE DANS LES CRISTAUX LASERS EST MISE A PROFIT POUR IMAGER LE FAISCEAU LASER ENTRE CHAQUE PASSAGE. NOUS AVONS AMPLIFIE AVEC SUCCES LE FAISCEAU LASER JUSQU'A UNE ENERGIE DE 28 MJ, UN NIVEAU JAMAIS EGALE JUSQU'A PRESENT A CE TAUX DE RECURRENCE. APRES COMPRESSION, DES IMPULSIONS LASERS AUSSI BREVES QUE 18,5 FS ONT ETE MESUREES, ET LEUR ENERGIE APPROCHE LES 20 MJ.
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Ces deux dernières décennies, la technologie des lasers femtosecondes a considérablement gagné en maturité et en fiabilité. Ces impulsions permettent aujourd'hui de réaliser des procédés de micro-usinage avec des dommages thermiques minimes, autorisant ainsi de travailler avec une grande précision sur des matériaux fortement sensibles à la température. Néanmoins, l'implantation de cette technologie dans le marché des applications industrielles est freinée par une productivité insuffisante. Pour pallier à ce problème, les stratégies utilisées consistent en une optimisation des procédés et en l'obtention de puissances moyennes de plus en plus élevées avec ces sources laser. Une autre voie propose d'augmenter l'efficacité des procédés d'ablation en délivrant différemment l'énergie sur la matière : par rafales d'impulsions de faible énergie plutôt que par impulsions uniques de forte énergie.De récents travaux ont montré que l'utilisation de rafales d'impulsions à des cadences de l'ordre du GHz permet d'atteindre des niveaux d'efficacités supérieurs d'un ordre de grandeur à ceux de l'usinage par impulsions femtosecondes classique. Ces résultats encourageants sont néanmoins controversés, d'autres travaux ayant par la suite mis en évidence des niveaux d'efficacité en deçà des attentes mais aussi la présence de dommages thermiques sur les matériaux usinés. Une étude approfondie de ce potentiel nouveau procédé d'usinage est donc nécessaire afin de s'assurer d'une part qu'il présente bien un intérêt et d'autre part de mettre en évidence les conditions optimales pour son utilisation. Pour cela, différents oscillateurs optiques délivrant des rafales d'impulsions femtosecondes à des cadences de l'ordre du GHz ainsi que des amplificateurs ont été développées. Ces systèmes lasers innovants présentent une grande flexibilité sur les paramètres laser accessibles (cadence et énergie des impulsions, nombre d'impulsions par rafale notamment). Cette flexibilité nous a permis de mener une étude approfondie du procédé d'ablation par rafales GHz sous la forme de nombreux essais d'usinage sur des matériaux d'intérêts industriel. Cette étude a mis en évidence l'influence des différents paramètres laser et a ainsi permis d'expliquer l'inhomogénéité des résultats obtenus avec ce procédé et d'orienter l'utilisation de ce procédé dans des conditions favorables à l'obtention d'un usinage efficace et de bonne qualité.
Author: Catherine Le Blanc Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 201
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CE MEMOIRE PRESENTE LES ETUDES PRELIMINAIRES, LA REALISATION ET LA CARACTERISATION D'UNE CHAINE DITE HAUTE INTENSITE EN REGIME FEMTOSECONDE. CETTE INSTALLATION EST CAPABLE DE PRODUIRE SUR CIBLE DES INTENSITES SUPERIEURES A 10#1#8 W/CM#2 AVEC UNE RECURRENCE DE 10 TIRS PAR SECONDE. SONT EXPOSEES EN PREMIER LIEU, LES CARACTERISTIQUES SPECTROSCOPIQUES DU CRISTAL DE TITANE-SAPHIR QUI EST LE MILIEU OSCILLATEUR ET AMPLIFICATEUR. APRES AVOIR PRESENTE LES PRINCIPES FONDAMENTAUX DE LA PROPAGATION D'IMPULSIONS ETIREES DANS UN MILIEU AMPLIFICATEUR, NOUS DECRIVONS EN DETAIL L'OSCILLATEUR ET LA CHAINE D'AMPLIFICATION QUI REPOSE SUR LE CONCEPT CPA D'AMPLIFICATION A DERIVE DE FREQUENCE. LE RENDEMENT PHOTONIQUE GLOBAL DE CETTE CHAINE S'AVERE ELEVE, DEPASSANT MEME 30%, EN BON ACCORD AVEC LA MODELISATION. UNE ATTENTION TOUTE PARTICULIERE A ETE PORTEE SUR LES METHODES D'ETIREMENT ET DE RECOMPRESSION, SUR LA FOCALISATION, AINSI QUE SUR LA MESURE DE LA DUREE DE L'IMPULSION. LES POSSIBILITES D'AMELIORATION DU SYSTEME EN TERME D'INTENSITE SONT DECRITES EN FIN DE DOCUMENT
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CETTE THESE APPORTE DES CONTRIBUTIONS A LA MESURE ET AU CONTROLE DES IMPULSIONS FEMTOSECONDE. UNE ETUDE APPROFONDIE DE L'INTERFEROMETRIE SPECTRALE, TECHNIQUE RELATIVEMENT ANCIENNE QUE LES UTILISATEURS D'IMPULSIONS COURTES APPLIQUENT MAINTENANT A DES APPLICATIONS SPECIFIQUES, A ETE EFFECTUEE. EN PARTICULIER, PLUSIEURS POINTS IMPORTANTS SONT TRAITES QUANT A L'IMPLEMENTATION EXPERIMENTALE DE CETTE TECHNIQUE. LA TECHNIQUE DE CARACTERISATION COMPLETE D'IMPULSIONS COURTES SPECTRAL PHASE INTERFEROMETRY FOR DIRECT ELECTRIC-FIELD RECONSTRUCTION (SPIDER) A ETE UTILISEE. CETTE TECHNIQUE, TRANSPOSITION AUX FREQUENCES OPTIQUES DES TECHNIQUES D'INTERFEROMETRIE A DECALAGE, PERMET UNE INVERSION ALGEBRIQUE DES DONNEES EXPERIMENTALES. C'EST LA PREMIERE REALISATION D'UNE MESURE MONO-COUP TEMPS REEL D'IMPULSIONS COURTES BASEE SUR CE CONCEPT. UNE MODIFICATION DU MONTAGE A PERMIS LA PREMIERE MESURE MONO-COUP TEMPS REEL D'UNE IMPULSION COURTE AVEC UN DETECTEUR MONODIMENSIONNEL INTEGRATEUR ET UNE INVERSION ALGEBRIQUE DES DONNEES EXPERIMENTALES. LA POSSIBILITE D'UTILISER UN MODULATEUR OPTIQUEMENT ADRESSE DANS LE PLAN DE FOURIER D'UNE LIGNE A DISPERSION NULLE POUR LA MODULATION DE PHASE SPECTRALE D'IMPULSIONS LASER COURTES A ETE DEMONTREE EN COLLABORATION AVEC LE LABORATOIRE CENTRAL DE RECHERCHE DE THOMSON CSF. IL A ETE MONTRE QUE CE DISPOSITIF PERMETTAIT UN BON CONTROLE DE LA PHASE SPECTRALE INTRODUITE AVEC UNE BONNE RESOLUTION. C'EST DONC UN OUTIL BIEN ADAPTE, TANT POUR LA CORRECTION DE LA PHASE RESIDUELLE EN SORTIE DES CHAINES D'AMPLIFICATION A DERIVE DE FREQUENCE QUE POUR LA SYNTHESE DE PROFILS TEMPORELS PARTICULIERS ADAPTES A L'EXPERIENCE.
Author: Gabriel Amiard Hudebine Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Cette thèse en deux parties porte sur le développement de sources lasers nano et picosecondes et leurs applications. La première partie présente l'étude, et la réalisation d'une chaîne amplificatrice laser nanoseconde pour l'allumage de turbomoteurs. Après avoir présenté les performances et l'évolution de cette chaîne seront présentes les résultats des campagnes d'essais réalisées sur une chambre de combustion sur un banc d'essai à l'ONERA dans des conditions de basses températures et de basses pressions. La deuxième partie de cette thèse traite du développement d'un oscillateur paramétrique optique (OPO) nécessaire pour accorder en longueur d'onde dans l'infrarouge un laser impulsionnel picoseconde ou femtoseconde à haute cadence et forte puissance moyenne. Après avoir présenté la cavité de l'OPO ainsi que ses performances, nous détaillerons la capacité de cet OPO à générer des impulsions femtoseconde comprimées à partir d'impulsions pompe présentant un étirement temporel.
Author: Islam Bettaibi Publisher: Omniscriptum ISBN: 9786131520402 Category : Languages : fr Pages : 244
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Les sources XUV cohérentes présentent un potentiel important d'applications scientifiques, médicales et industrielles. Le développement des lasers ultra intenses a permis la réalisation de nouvelles sources XUV cohérentes et brèves, comme la génération d'harmonique d'ordre élevée et les lasers XUV. Ces sources sont compactes, peu coûteuses par rapport aux sources classiques telles que les synchrotrons, et présentent donc un intérèt tout particulier. Ce livre présente une série d'études sur une nouvelle source de laser XUV, pompée par un laser femtoseconde fonctionnant à 10 Hz. Ce livre présente aussi une étude sur les profils spatiaux et temporels de l'émission du laser XUV, et les techniques de guidage qui ont permis un allongement significatif de la zone amplificatrice du plasma. Le denier chapitre est consacré pour un nouveau schéma de pompage de laser X: par photo-ionisation en couches internes d'atomes neutres. Il présente un système optique qui devrait permettre la réalisation d'une onde inhomogène femtoseconde absolument nécessaire pour ce type de laser X.
Author: Nicolas Sanner Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 227
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Ce travail de thèse porte sur la mise en forme spatiale de faisceau laser à impulsions ultra-brèves pour l'optimisation des interactions laser-matière. La première partie de ce mémoire expose la conception et la réalisation d'un système d'optique adaptative permettant la mise en forme spatiale de faisceau au point focal d'une lentille. Ce dispositif original est basé sur un modulateur de front d'onde à cristaux liquides, utilisé comme lame de phase programmable de haute résolution.. Une correction fine des aberrations du faisceau est démontrée, de manière à obtenir une surface d'onde quasi-plane en temps réel, et donc un point focal limité par diffraction. Puis, par modulation contrôlée de la phase spatiale, une mise en forme programmable de tache focale est réalisée, suivant une forme de faisceau arbitraire définie par l'utilisateur. Une variété de motifs de grande qualité a été obtenue au point focal d'une lentille sur des dimensions réduites (70 μm) : top-hat, carré, anneau, triangle, rectangle. Dans la seconde partie, ce dispositif est mis à profit pour l'interaction laser-matière femtoseconde , où le matériau est modifié essentiellement dans la zone irradiée : micro-usinage en surface (métaux) et micro-structuration en volume (diélectriques transparents). La mise en forme de faisceau rend accessible l'usinage direct de formes complexes, tandis que la correction de front d'onde permet la photoinscription contrôlée de guides d'ondes via la modification locale d'indice de réfraction. Un gain appréciable de qualité, de précision et de contrôle est démontré, permettant à la fois l'optimisation et l'extension des procédés applicatifs des lasers en régime femtoseconde
Author: François Salin
Author: François Salin
Author: Emmanuel Baubeau
Author: Vincent Bagnoud
Author: Catherine Le Blanc
Author: Guillaume Bonamis
Author: Catherine Le Blanc
Author: Christophe Dorrer
Author: Gabriel Amiard Hudebine
Author: Islam Bettaibi
Author: Nicolas Sanner