ETUDE DU BRUIT QUANTIQUE DANS LES MICROLASERS SEMI-CONDUCTEURS A CAVITE VERTICALE (VCSELS) ET LES LASERS A SOLIDE ND PDF Download
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Author: JEAN-PIERRE.. HERMIER
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Languages : fr
Pages : 228
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NOUS ETUDIONS EN DETAIL LE BRUIT QUANTIQUE DANS LES MICROLASERS SEMI-CONDUCTEURS A CAVITE VERTICALE : LES VCSELS, DONT L'ACRONYME ANGLAIS SIGNIFIE VERTICAL-CAVITY SURFACE-EMITTING LASERS. CES LASERS ONT LA PARTICULARITE D'EMETTRE DES FAISCEAUX AVEC PLUSIEURS MODES TRANSVERSES DE POLARISATIONS VARIEES AU-DESSUS DU SEUIL. LORSQU'UN SEUL MODE TRANSVERSE, POLARISE LINEAIREMENT OSCILLE, NOUS DEMONTRONS THEORIQUEMENT AUSSI BIEN QU'EXPERIMENTALEMENT L'IMPORTANCE DE L'EMISSION DANS LA DIRECTION DE POLARISATION ORTHOGONALE POUR LA CARACTERISATION DU BRUIT D'INTENSITE. EN REGIME MULTIMODE TRANSVERSE, LES ANTICORRELATIONS TRES IMPORTANTES ENTRE LES MODES PERMET D'OBTENIR, POUR LES MEILLEURS ECHANTILLONS, DES FAISCEAUX AU BRUIT D'INTENSITE COMPRIME (JUSQU'A 15% SOUS LA LIMITE QUANTIQUE STANDARD). POUR LES ECHANTILLONS QUI PRESENTENT DE L'EXCES DE BRUIT EN REGIME LIBRE, LA TECHNIQUE DE L'INJECTION OPTIQUE PERMET D'OBTENIR, DANS CERTAINS CAS, DE LA COMPRESSION DU BRUIT D'INTENSITE. ENFIN, NOUS PRESENTONS NOS RESULTATS SUR LA STRUCTURE SPATIALE DU BRUIT D'INTENSITE DANS LE PLAN TRANSVERSE. NOUS RAPPORTONS AUSSI DANS CE MANUSCRIT L'ETUDE DU BRUIT D'INTENSITE DES MINILASERS ND : YVO 4. PAR RAPPORT AU MODELE STANDARD DES LASERS A DEUX NIVEAUX, CES LASERS PRESENTENT UN EXCES DE BRUIT A BASSE FREQUENCE. NOUS MONTRONS QUE CET EXCES DE BRUIT PROVIENT D'EFFETS NON LINEAIRES DUS A L'IMPORTANCE DU PIC DE BRUIT A LA FREQUENCE D'OSCILLATION DE RELAXATION. EXPERIMENTALEMENT, NOUS METTONS EN UVRE DEUX TECHNIQUES DISTINCTES POUR REDUIRE CES EFFETS : UNE BOUCLE DE RETROACTION ELECTROOPTIQUE ET L'INJECTION OPTIQUE.
Author: JEAN-PIERRE.. HERMIER
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NOUS ETUDIONS EN DETAIL LE BRUIT QUANTIQUE DANS LES MICROLASERS SEMI-CONDUCTEURS A CAVITE VERTICALE : LES VCSELS, DONT L'ACRONYME ANGLAIS SIGNIFIE VERTICAL-CAVITY SURFACE-EMITTING LASERS. CES LASERS ONT LA PARTICULARITE D'EMETTRE DES FAISCEAUX AVEC PLUSIEURS MODES TRANSVERSES DE POLARISATIONS VARIEES AU-DESSUS DU SEUIL. LORSQU'UN SEUL MODE TRANSVERSE, POLARISE LINEAIREMENT OSCILLE, NOUS DEMONTRONS THEORIQUEMENT AUSSI BIEN QU'EXPERIMENTALEMENT L'IMPORTANCE DE L'EMISSION DANS LA DIRECTION DE POLARISATION ORTHOGONALE POUR LA CARACTERISATION DU BRUIT D'INTENSITE. EN REGIME MULTIMODE TRANSVERSE, LES ANTICORRELATIONS TRES IMPORTANTES ENTRE LES MODES PERMET D'OBTENIR, POUR LES MEILLEURS ECHANTILLONS, DES FAISCEAUX AU BRUIT D'INTENSITE COMPRIME (JUSQU'A 15% SOUS LA LIMITE QUANTIQUE STANDARD). POUR LES ECHANTILLONS QUI PRESENTENT DE L'EXCES DE BRUIT EN REGIME LIBRE, LA TECHNIQUE DE L'INJECTION OPTIQUE PERMET D'OBTENIR, DANS CERTAINS CAS, DE LA COMPRESSION DU BRUIT D'INTENSITE. ENFIN, NOUS PRESENTONS NOS RESULTATS SUR LA STRUCTURE SPATIALE DU BRUIT D'INTENSITE DANS LE PLAN TRANSVERSE. NOUS RAPPORTONS AUSSI DANS CE MANUSCRIT L'ETUDE DU BRUIT D'INTENSITE DES MINILASERS ND : YVO 4. PAR RAPPORT AU MODELE STANDARD DES LASERS A DEUX NIVEAUX, CES LASERS PRESENTENT UN EXCES DE BRUIT A BASSE FREQUENCE. NOUS MONTRONS QUE CET EXCES DE BRUIT PROVIENT D'EFFETS NON LINEAIRES DUS A L'IMPORTANCE DU PIC DE BRUIT A LA FREQUENCE D'OSCILLATION DE RELAXATION. EXPERIMENTALEMENT, NOUS METTONS EN UVRE DEUX TECHNIQUES DISTINCTES POUR REDUIRE CES EFFETS : UNE BOUCLE DE RETROACTION ELECTROOPTIQUE ET L'INJECTION OPTIQUE.
Author: Isabelle Maurin
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Languages : fr
Pages : 464
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Author: ALBERTO.. BRAMATI
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Languages : fr
Pages : 208
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LA THESE EST CONSACREE A L'ETUDE DU BRUIT QUANTIQUE DANS LES LASERS A SEMICONDUCTEUR ET A SOLIDE. LE PRINCIPE DE LA SUPPRESSION DU BRUIT DE POMPE EST UTILISE AVEC DIFFERENTES METHODES POUR REDUIRE LE BRUIT D'INTENSITE. LES LASERS SEMICONDUCTEUR A RUBAN ONT ETE ETUDIES EN UTILISANT DIFFERENTS TYPES DE TECHNIQUES D'AFFINEMENT SPECTRAL A TEMPERATURE AMBIANTE : DIODE SUR RESEAU ET INJECTION OPTIQUE. LA COMPRESSION DE BRUIT MESUREE EST DE 1.6 DB ET 2.3 DB RESPECTIVEMENT. LA PRINCIPALE CONCLUSION DE CETTE ETUDE EST QUE LE BRUIT D'INTENSITE DES DIODES LASER RESULTE DE L'ANNULATION ENTRE LES FLUCTUATIONS FORTEMENT ANTICORRELEES DU MODE PRINCIPAL ET DES FAIBLES ET NOMBREUX MODES LONGITUDINAUX. LES MESURES EFFECTUEES A BASSE TEMPERATURE MONTRENT L'IMPORTANCE DES CORRELATIONS QUANTIQUES ENTRE MODES DE POLARISATION ORTHOGONALE. L'ETAPE SUIVANTE EST L'ETUDE DES LASERS SEMICONDUCTEUR A MICROCAVITE (VCSELS). UNE COMPRESSION DE BRUIT DE 0.7 DB SOUS LE BRUIT QUANTIQUE STANDARD, RESULTANT DE FORTES ANTICORRELATIONS ENTRE LES MODES TRANSVERSES, A ETE OBSERVEE DANS UN VCSEL MULTIMODE. UNE ETUDE APPROFONDIE DE CES ANTICORRELATIONS EST EFFECTUEE ANALYSANT LA DISTRIBUTION SPATIALE TRANSVERSE DU BRUIT D'INTENSITE. UN MICROLASER ND:YVO 4 POMPE PAR DIODE A BRUIT COMPRIME A AUSSI ETE ETUDIE. LES EFFETS DU BRUIT DE POMPE SUR LE BRUIT D'INTENSITE DU MICROLASER SONT CLAIREMENT MIS EN EVIDENCE. LA REALISATION D'UNE BOUCLE DE RETROACTION NON STANDARD SUR LA DIODE LASER DE POMPE REVELE L'EXISTENCE D'EFFETS NON LINEAIRES DANS LE SPECTRE DE BRUIT. LA TECHNIQUE DE L'INJECTION OPTIQUE A AUSSI ETE UTILISEE AVEC SUCCES POUR SUPPRIMER L'OSCILLATION DE RELAXATION. ENFIN, UNE APPLICATION DES DIODES LASER A BRUIT COMPRIME EST PRESENTEE. LA TECHNIQUE DE LA MODULATION DE FREQUENCE EST EMPLOYEE AVEC DES LASER A BRUIT D'INTENSITE SOUS LE BRUIT QUANTIQUE STANDARD POUR LA DETECTION DE SIGNAUX D'ABSORPTION DANS UNE EXPERIENCE DE SPECTROSCOPIE DE HAUTE SENSIBILITE.
Author: Guang-Hua Duan
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Languages : fr
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UNE NOUVELLE GENERATION DE SYSTEMES OPTIQUES BASEE SUR LA DETECTION COHERENTE EST EN TRAIN D'EMERGER. CES SYSTEMES NECESSITENT DES LASERS PERFORMANTS DE TYPE A CONTRE-REACTION DISTRIBUEE OU A CAVITE COMPOSITE. CETTE THESE PROPOSE UNE ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE SUR LE BRUIT ET LA MODULATION DE CE TYPE DE LASERS. LA METHODE GENERALE BASEE SUR LA FONCTION DE GREEN, PERMETTANT DE DECRIRE LES PROPRIETES DE BRUIT ET DE MODULATION D'UN LASER A SEMI-CONDUCTEUR, EST GENERALISEE DANS LE CAS D'UNE STRUCTURE COMPLEXE. DEUX PARAMETRES TRES IMPORTANTS ONT ETE PARTICULIEREMENT ETUDIES. IL S'AGIT DU TAUX D'EMISSION SPONTANEE COUPLEE AU MODE ET DU FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE EFFECTIF. A PARTIR DE CE MODELE THEORIQUE GENERAL, L'EXCES DE BRUIT D'EMISSION SPONTANEE POUR DIFFERENTES STRUCTURES DE LASERS EST MIS EN EVIDENCE. LA SENSIBILITE DE CE TYPE DE LASERS VIS-A-VIS DES REFLEXIONS EXTERNES EST DEFINIE DE MANIERE GENERALE. POUR DE LASERS A PLUSIEURS SECTIONS, IL EST MONTRE QUE LE TAUX D'EMISSION SPONTANEE COUPLEE AU MODE ET LE FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE DEPENDENT DES CONDITIONS D'INJECTION DES COURANTS. UNE MODULATION PURE EN FREQUENCE OU EN AMPLITUDE PEUT ETRE OBTENUE EN CHOISISSANT UN TAUX APPROPRIE DE SEPARATION DES COURANTS DE MODULATION. LES BRUITS DE GRENAILLE ASSOCIES AUX PORTEURS CONDUISENT DANS CE CAS A UNE LARGEUR SPECTRALE NON NEGLIGEABLE. EN CE QUI CONCERNE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX, UNE REDUCTION DU CHIRP ET UNE VARIATION DE L'AMORTISSEMENT DES OSCILLATIONS DE RELAXATION ONT ETE MISES EN EVIDENCE POUR UN LASER DFB SOUMIS A UNE CONTRE-REACTION OPTIQUE EXTERNE. CES RESULTATS SONT BIEN EXPLIQUES PAR LE MODELE DES EQUATIONS D'EVOLUTION GENERALISEES. LA SYNCHRONISATION D'UN LASER PAR INJECTION OPTIQUE SUR UNE BANDE LATERALE DE MODULATION EN FREQUENCE D'UN AUTRE LASER A ETE DEMONTREE EN UTILISANT DEUX LASERS DBR A DEUX ELECTRODES. UN LASER A CAVITE ETENDUE A ETE REALISE AU LABORATOIRE: UNE ACCORDABILITE DE 40 NM A ETE OBTENUE AUTOUR DE LA LONGUEUR D'ONDE 1,54 M; LA LARGEUR SPECTRALE A ETE REDUITE JUSQU'A UNE CENTAINE DE KILOHERTZ. CE LASER A ETE UTILISE DANS UN SYSTEME D'HETERODYNAGE. LES CARACTERISTIQUES EXPERIMENTALES D'UN LASER DBR A DEUX SECTIONS ONT ETE PRESENTEES. IL A ETE MONTRE NOTAMMENT, POUR LA PREMIERE FOIS, QUE LE BRUIT DU COURANT D'INJECTION DANS LA SECTION DE BRAGG INTRODUIT UNE LARGEUR SPECTRALE SUPPLEMENTAIRE IMPORTANTE. UNE ETUDE DE L'INFLUENCE DES EFFETS NON-LINEAIRES SUR LA LARGEUR SPECTRALE D'UN LASER DFB MONO-SECTION EST EGALEMENT PRESENTEE. IL EST MONTRE QUE LA SATURATION DU GAIN INTRABANDE CONDUIT A UNE AUGMENTATION DU FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE. EN REVANCHE, LA SATURATION INHOMOGENE SPATIALE DE LA DENSITE DES PORTEURS A PEU DE CONSEQUENCES SUR LES PROPRIETES DYNAMIQUES ET SPECTRALES. PAR L'INTERMEDIAIRE DES EFFETS THERMIQUES ET DES EFFETS NON-LINEAIRES, LE BRUIT DE GRENAILLE DES PORTEURS ET LE BRUIT DU COURANT D'ALIMENTATION PEUVENT CONDUIRE, POUR CE TYPE DE STRUCTURE, A UNE LARGEUR SPECTRALE SUPPLEMENTAIRE.
Author: VALERY.. JOST
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Languages : fr
Pages : 296
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LA PRODUCTION D'ETATS COMPRIMES DU RAYONNEMENT AU MOYEN DE LASERS A FAIBLE BRUIT DE POMPE CONSTITUE UN ENJEU CONSIDERABLE. LA PRECISION DES MESURES OPTIQUES RESTE EN EFFET LIMITEE PAR LES FLUCTUATIONS D'INTENSITE ET DE PHASE DES FAISCEAUX LUMINEUX. LES MEILLEURS LASERS MONTRENT AU MIEUX UN BRUIT D'INTENSITE POISSONIEN. LE PRINCIPE DE LA POMPE REGULIERE CONSISTE A EXPLOITER LE TRANSFERT DE LA STATISTIQUE DE LA POMPE A LA STATISTIQUE DU FLUX DE PHOTONS EMIS PAR LE LASER. UN MODELE THEORIQUE MONTRE L'INTERET DE CETTE DEMARCHE DANS LE CAS DES LASERS DE CLASSE B, POUR LESQUELS UNE POMPE A FAIBLE BRUIT CONDUIT, POUR DES FREQUENCES FAIBLES DEVANT CELLE DE L'OSCILLATION DE RELAXATION, A LA PRODUCTION D'ETATS LUMINEUX COMPRIMES EN INTENSITE. CE PRINCIPE EST APPLIQUE AUX DIODES LASER ET AUX MINILASERS A YAG : ND OU YVO#4 : ND. DANS LE CAS DES DIODES LASER, LE BRUIT DE POMPE EST CELUI DU COURANT D'ALIMENTATION, LARGEMENT SUBPOISSONIEN. L'ETUDE DU BRUIT DE LA DIODE SOUS DIVERSES CONFIGURATIONS (DIODE SUR RESEAU, LIBRE OU INJECTEE PAR UNE AUTRE DIODE) A PERMIS DE TROUVER UN FONCTIONNEMENT TRES PROCHE DE CELUI PREVU PAR LE MODELE ET D'OBTENIR JUSQU'A 41% DE COMPRESSION DU BRUIT SOUS LE BRUIT DE POISSON. CES EXPERIENCES ONT MIS EN EVIDENCE LES PHENOMENES ASSOCIES A UN FONCTIONNEMENT MULTIMODE DU LASER : ANTICORRELATION DU BRUIT ENTRE MODES ET EXCES DE BRUIT DU A LA PARTITION DE LA PUISSANCE DU LASER ENTRE MODES LONGITUDINAUX. DANS LE CAS DES MINILASERS SOLIDES, LA DIODE LASER A FAIBLE BRUIT SERT DE FAISCEAU DE POMPE. L'EFFET DE LA STATISTIQUE DE POMPE DOIT ETRE RECHERCHE A TRES BASSE FREQUENCE EN RAISON DE LA PRESENCE DE L'OSCILLATION DE RELAXATION VERS QUELQUES MHZ. CETTE DERNIERE ENGENDRE DE PLUS DES NON-LINEARITES A BASSE FREQUENCE, ELIMINEES GRACE A UNE RETROACTION ELECTROOPTIQUE. CE DISPOSITIF PERMET DE REDUIRE CONSIDERABLEMENT LE BRUIT MESURE A BASSE FREQUENCE ET DE CONFIRMER LES PREVISIONS THEORIQUES.
Author: Syamsundar De
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Languages : en
Pages : 0
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Book Description
Coherent sources emitting two optical frequencies with a widely tunable frequency difference lying in the radio-frequency range and having a high degree of correlation between their fluctuations can be useful for numerous applications such as microwave photonics, ultra-stable atomic clocks, atom manipulation and probing, metrology, etc. Dual-frequency lasers, which emit two orthogonal linearly polarized modes with a frequency difference lying in the radio-frequency range, have huge potentials for the above mentioned applications. We compare the characteristics of such dual-frequency oscillation in lasers based on either semiconductor (VECSEL: vertical-external-cavity surface-emitting laser) or solid-state active media (mainly Nd3+, or Er3+ doped crystalline host). Apart from the obvious difference between the gain mechanisms in semiconductor and solid-state laser media, the dual-frequency VECSEL and the dual-frequency Nd:YAG laser exhibit different dynamical behaviors. The dual-frequency VECSELs exhibit relaxation oscillation free class-A dynamics as the photon lifetime inside the cavity is longer than the population inversion lifetime. On the contrary, the dual-frequency Nd:YAG lasers obey class-B dynamics linked with the fact that the photon lifetime inside the cavity is shorter than the population inversion lifetime, leading to the existence of relaxation oscillations. In this thesis, we figure out how the laser dynamics, in addition to the nonlinear coupling between the two laser modes, governs different noise phenomena in dual-frequency lasers. In particular, we demonstrate, both experimentally and theoretically, the influence of the laser dynamics and the nonlinear coupling between the two modes on the laser noise, by analyzing the spectral properties of the different noises (intensity, phase) and their correlation in a class-A dual-frequency VECSEL (vertical-external-cavity surface emitting laser) and a class-B dual-frequency Nd:YAG laser. Moreover, the noise correlation results are interpreted in terms of the linear response of two coupled damped oscillators.
Author: MASSIMO.. GIUDICI
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Languages : fr
Pages : 282
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LA DYNAMIQUE DES LASERS A SEMI-CONDUCTEUR AVEC RETROACTION OPTIQUE EST LE SUJET DE CETTE THESE. EN PARTICULIER, NOUS ANALYSONS L'INSTABILITE A L'ORIGINE DES FLUCTUATIONS A BASSE FREQUENCE DE L'INTENSITE DU LASER (LOW FREQUENCY FLUCTUATIONS, LFFS) QUI APPARAISSENT POUR UNE RETROACTION MODEREE A FORTE. NOUS ETUDIONS LA NATURE DYNAMIQUE DES FLUCTUATIONS A BASSE FREQUENCE AU MOYEN DE TECHNIQUES DES MESURES PARTICULIERES. NOUS PROUVONS QUE LES LFFS TROUVENT LEUR ORIGINE DANS UNE BIFURCATION NOEUD - COL D'ANDRONOV ANTICIPEE PAR LE BRUIT PRESENT DANS LE SYSTEME. NOUS DEMONTRONS EXPERIMENTALEMENT QUE, EN ACCORD AVEC CE TYPE DE BIFURCATION, LE LASER A SEMI-CONDUCTEUR AVEC RETROACTION OPTIQUE REPOND AUX PERTURBATIONS COMME UN SYSTEME EXCITABLE. CECI CONSTITUE LA PREMIERE PREUVE D'EXCITABILITE DANS UN SYSTEME OPTIQUE. COROLLAIREMENT, LE CONTROLE DU NIVEAU DE BRUIT DANS LE SYSTEME NOUS PERMET DE REALISER LA PREMIERE OBSERVATION DU PHENOMENE DE COHERENCE RESONANCE. NOUS AVONS AUSSI OBTENU DE FORTES INDICATIONS SUR LE MECANISME PHYSIQUE A L'ORIGINE DE L'INSTABILITE DES FLUCTUATIONS A BASSE FREQUENCE. L'ANALYSE DE L'EVOLUTION TEMPORELLE DU SPECTRE OPTIQUE A DES ECHELLES INFERIEURES A LA NANOSECONDE NOUS PERMET DE MONTRER QUE CETTE INSTABILITE EST GENEREE PAR L'INTERACTION ENTRE DIFFERENTS MODES DU LASER. ENFIN, NOUS NOUS SOMMES PLACES DANS LE CAS EXPERIMENTAL OU LA RETROACTION OPTIQUE EST SELECTIVE EN FREQUENCE, ANALYSANT AINSI LES CARACTERISTIQUES DU SYSTEME PAR LA VARIATION DE CETTE FREQUENCE. L'INFLUENCE DE LA RETROACTION SUR UN LASER A AUSSI ETE ETUDIEE POUR DES LASERS A CAVITE VERTICALE (VCSELS) DONT LE FONCTIONNEMENT MONOMODE LONGITUDINAL EST IMPOSE PAR LA SEPARATION EN FREQUENCE ENTRE LES MODES. POURTANT, NOUS OBSERVONS UNE FLUCTUATION A BASSE FREQUENCE DANS L'INTENSITE EMISE PAR LE SYSTEME. NOUS MONTRONS QUE, DANS CE CAS, L'INSTABILITE EST LIEE A L'INTERACTION ENTRE LES DEUX COMPOSANTS DE POLARISATION DU VCSEL.
