PHENOMENES MULTIPHOTONIQUES DANS LES FIBRES OPTIQUES DE SILICE DOPEE TERRES RARES. APPLICATION A UN CAPTEUR DE TEMPERATURE PDF Download
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Author: ERIC.. MAURICE
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Languages : fr
Pages : 175
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L'OBJECTIF POURSUIVI AU COURS DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A LA COMPREHENSION DES DEUX PRINCIPAUX PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES OBSERVABLES DANS LES FIBRES OPTIQUES DOPEES AUX IONS TERRES RARES. CETTE ETUDE EST AXEE AUTOUR DE L'ION ERBIUM QUI, PAR SA STRUCTURE ENERGETIQUE, APPORTE UN SUPPORT AUX MECANISMES D'UP-CONVERSION, TANDIS QUE LE FORT CONFINEMENT DES SIGNAUX LUMINEUX PERMET D'ATTEINDRE LES DENSITES DE PUISSANCES NECESSAIRES A L'OBSERVATION DE CES PHENOMENES. DANS UNE PREMIERE ETAPE, NOUS DECRIVONS LE PROCEDE D'ELABORATION DES FIBRES OPTIQUES, EN INSISTANT TOUT PARTICULIEREMENT SUR LA REALISATION DE FIBRES FORTEMENT DOPEES PERMETTANT L'ETUDE DES MECANISMES D'UP-CONVERSION METTANT EN JEU PLUSIEURS ESPECES IONIQUES. UNE PART IMPORTANTE DE CE MEMOIRE EST ENSUITE CONSACREE A L'ANALYSE DE DEUX PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES GENERANT UNE EMISSION VERTE DE L'ION ERBIUM LORS D'UNE EXCITATION INFRAROUGE: LE MECANISME D'ABSORPTION A PARTIR DE L'ETAT METASTABLE EXCITE, OBSERVE LORS D'UNE EXCITATION AUTOUR DE 800 NM DE FIBRES DOPEES ERBIUM, EST ANALYSE EN METTANT L'ACCENT SUR LA GENERATION D'UNE EMISSION VERTE, ET NON PAS SUR LE ROLE NEFASTE QUE CET EFFET PRODUIT SUR LE GAIN A 1530 NM. NOUS MONTRONS QU'IL EST POSSIBLE D'OBSERVER LES MEMES RAIES D'EMISSION EN EXCITANT A 980 NM UNE FIBRE CODOPEE YTTERBIUM-ERBIUM CONSECUTIVEMENT A UN MECANISME DE DOUBLE TRANSFERT D'ENERGIE PRENANT PLACE ENTRE CES DEUX IONS. L'ANALYSE DYNAMIQUE ET EN TRANSMISSION REVELE LA PRESENCE D'UN FORT TAUX DE CLUSTERS, QUI SONT A L'ORIGINE DE L'EFFICACITE OBSERVEE DE CE MECANISME. CE TRAVAIL S'ACHEVE PAR LA MISE EN EVIDENCE DU COUPLAGE THERMIQUE LIANT LES DEUX NIVEAUX IMPLIQUES DANS L'EMISSION VERTE, MISE EN EVIDENCE RENDUE POSSIBLE PAR LA FORTE DISPROPORTION DES SECTIONS EFFICACES D'EMISSION DE CES NIVEAUX. CETTE ETUDE REVELE UNE DYNAMIQUE THERMIQUE IMPORTANTE DU SPECTRE EMIS, CE QUI NOUS PERMET D'APPLIQUER L'ENSEMBLE DES CONNAISSANCES PRECEDEMMENT ACQUISES A L'ETUDE D'UN CAPTEUR DE TEMPERATURE DONT LES PERFORMANCES S'AVERENT PROMETTEUSES
Author: ERIC.. MAURICE
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Pages : 175
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L'OBJECTIF POURSUIVI AU COURS DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A LA COMPREHENSION DES DEUX PRINCIPAUX PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES OBSERVABLES DANS LES FIBRES OPTIQUES DOPEES AUX IONS TERRES RARES. CETTE ETUDE EST AXEE AUTOUR DE L'ION ERBIUM QUI, PAR SA STRUCTURE ENERGETIQUE, APPORTE UN SUPPORT AUX MECANISMES D'UP-CONVERSION, TANDIS QUE LE FORT CONFINEMENT DES SIGNAUX LUMINEUX PERMET D'ATTEINDRE LES DENSITES DE PUISSANCES NECESSAIRES A L'OBSERVATION DE CES PHENOMENES. DANS UNE PREMIERE ETAPE, NOUS DECRIVONS LE PROCEDE D'ELABORATION DES FIBRES OPTIQUES, EN INSISTANT TOUT PARTICULIEREMENT SUR LA REALISATION DE FIBRES FORTEMENT DOPEES PERMETTANT L'ETUDE DES MECANISMES D'UP-CONVERSION METTANT EN JEU PLUSIEURS ESPECES IONIQUES. UNE PART IMPORTANTE DE CE MEMOIRE EST ENSUITE CONSACREE A L'ANALYSE DE DEUX PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES GENERANT UNE EMISSION VERTE DE L'ION ERBIUM LORS D'UNE EXCITATION INFRAROUGE: LE MECANISME D'ABSORPTION A PARTIR DE L'ETAT METASTABLE EXCITE, OBSERVE LORS D'UNE EXCITATION AUTOUR DE 800 NM DE FIBRES DOPEES ERBIUM, EST ANALYSE EN METTANT L'ACCENT SUR LA GENERATION D'UNE EMISSION VERTE, ET NON PAS SUR LE ROLE NEFASTE QUE CET EFFET PRODUIT SUR LE GAIN A 1530 NM. NOUS MONTRONS QU'IL EST POSSIBLE D'OBSERVER LES MEMES RAIES D'EMISSION EN EXCITANT A 980 NM UNE FIBRE CODOPEE YTTERBIUM-ERBIUM CONSECUTIVEMENT A UN MECANISME DE DOUBLE TRANSFERT D'ENERGIE PRENANT PLACE ENTRE CES DEUX IONS. L'ANALYSE DYNAMIQUE ET EN TRANSMISSION REVELE LA PRESENCE D'UN FORT TAUX DE CLUSTERS, QUI SONT A L'ORIGINE DE L'EFFICACITE OBSERVEE DE CE MECANISME. CE TRAVAIL S'ACHEVE PAR LA MISE EN EVIDENCE DU COUPLAGE THERMIQUE LIANT LES DEUX NIVEAUX IMPLIQUES DANS L'EMISSION VERTE, MISE EN EVIDENCE RENDUE POSSIBLE PAR LA FORTE DISPROPORTION DES SECTIONS EFFICACES D'EMISSION DE CES NIVEAUX. CETTE ETUDE REVELE UNE DYNAMIQUE THERMIQUE IMPORTANTE DU SPECTRE EMIS, CE QUI NOUS PERMET D'APPLIQUER L'ENSEMBLE DES CONNAISSANCES PRECEDEMMENT ACQUISES A L'ETUDE D'UN CAPTEUR DE TEMPERATURE DONT LES PERFORMANCES S'AVERENT PROMETTEUSES
Author: BERNARD.. DUSSARDIER
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LES DISPOSITIFS A FIBRES OPTIQUES DOPEES AUX TERRES RARES (FODTR) VONT REVOLUTIONNER DE NOMBREUX DOMAINES TECHNIQUES TELS QUE TELECOMMUNICATIONS, METROLOGIE ET STOCKAGE DE DONNEES. LA CONCEPTION DE NOUVEAUX DISPOSITIFS NECESSITE LA COMPREHENSION DES PHENOMENES FONDAMENTAUX DANS LES FODTR ET LA MAITRISE DE LEUR FABRICATION. DANS CE BUT, CE MEMOIRE PRESENTE SUCCESSIVEMENT: 1) LA MISE EN UVRE DU DOPAGE AUX TERRES RARES DE PREFORMES POUR FIBRES OPTIQUES UNIMODALES, FABRIQUEES EN SILICE PAR MCVD (MODIFIED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION), PAR DIFFUSION IONIQUE EN PHASE LIQUIDE, ET LA CARACTERISATION DES ETAPES DE FABRICATION; 2) L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA SPECTROSCOPIE ET DE L'AMPLIFICATION VERS 1,06 M DANS UNE FIBRE DOPEE AU NEODYME (FODND), PAR EXCITATION SELECTIVE DE PAQUETS SPECTRAUX D'IONS DOPANTS; 3) L'ETUDE DE L'AMPLIFICATION DE L'EMISSION SPONTANEE (OU SUPERFLUORESCENCE) VERS 1,06 M EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DE LA LONGUEUR D'ONDE EXCITATRICE. CES ETUDES CONJOINTES PERMETTENT L'AMELIORATION DE NOS FODTR ET LA COMPREHENSION DES PHENOMENES DE SELECTION DE SITES DU NEODYME ET D'AMPLIFICATION SELECTIVE. EN CARACTERISANT SPECTROSCOPIQUEMENT UNE FODND PARTICULIERE, NOUS INTERPRETONS L'EVOLUTION SPECTRALE DE SA FLUORESCENCE EN ETUDIANT SON AFFINEMENT PAR EXCITATION SELECTIVE A BASSE TEMPERATURE, ET SOULIGNONS L'INFLUENCE DE LA FORTE INHOMOGENEITE DE LA DISTRIBUTION DES IONS DANS LA SILICE VITREUSE. CETTE INHOMOGENEITE PROVOQUE L'ALTERATION DU GAIN LORSQU'ON MODIFIE LES CONDITIONS D'EXCITATION, PARTICULIEREMENT LA LONGUEUR D'ONDE EXCITATRICE. NOUS ETABLISSONS L'INTERDEPENDANCE DES CARACTERISTIQUES SPECTRALES ET D'EFFICACITE D'UNE FIBRE SUPERFLUORESCENTE. EN MODELISANT LEUR COMPORTEMENT, NOUS MONTRONS QUE LA PREVISION DES CARACTERISTIQUES DE LA SUPERFLUORESCENCE EST PERMISE LORSQUE LE SPECTRE DU GAIN EST HOMOGENE, ET QUE SON EFFICACITE PEUT ETRE FORTEMENT DIMINUEE PAR L'EXISTENCE D'UNE AUTRE TRANSITION AMPLIFIEE, VERS 0,9 M. LES RESULTATS ET TECHNIQUES EXPERIMENTALES PRESENTES PERMETTENT LA CONCEPTION DE SOURCES LUMINEUSES OU D'AMPLIFICATEURS A FODTR EN TENANT COMPTE SIMULTANEMENT DES CARACTERISTIQUES DU MILIEU AMPLIFICATEUR ET DES CONDITIONS D'UTILISATION
Author: Basile Faure
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Languages : fr
Pages : 157
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Cette thèse rapporte les premières études exploratoires menées en vue de réaliser un amplificateur dans la bande S des télécommunications (autour de 1470 nm) dans une fibre en silice dopée au thulium dans le but d’augmenter la bande passante utilisable par le procédé de multiplexage en longueur d’onde (WDM) des réseaux optiques en silice standard. Pour permettre d’amplifier un signal optique à l’aide des ions de thulium dans une fibre composée d’un verre à haute énergie de phonon comme la silice, nous avons adapté les processus de fabrication des préformes par MCVD de manière à modifier de moins de 10 % mol la composition du cœur de silice de la fibre. Ainsi, l’apport d’Al203 permet, en modifiant l’environnement des terres rares, de réduire les désexcitations non radiatives entre les niveaux 3H4 et 3H5 des ions de thulium. Le temps de vie du niveau 3H4 est ainsi multiplié par 3, de 14us pour la silice pure à 50us pour 8,7 %mol d’al203. L’efficacité quantique passe alors de 2 % à plus de 8%. Grâce à cette amélioration du matériau et à l’optimisation des paramètres optogéométriques de la fibre optique à l’aide d’un modèle numérique, nous avons pu mesurer l’amplification en bande S d’un signal lumineux sur un échantillon majoritairement composé de silice fabriqué au laboratoire. Ce gain, de plus de 1dB pour 1400mW de puissance de pompe optique est un résultat de premier ordre pour ce type de dispositif, validant l’approche de la modification de l’environnement du thulium dans la silice. De plus, les simulations numériques prédisent un gain supérieur à 20 dB pour 1W de pompe pour le matériau élaboré, avec un schéma de pompage plus efficace.
Author: FRANCOIS.. GOUTALAND
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Languages : fr
Pages : 159
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CE MEMOIRE SE COMPOSE DE DEUX PARTIES, LA PREMIERE CONSACREE A L'ETUDE DES PROCESSUS MULTIPHOTONIQUES SE PRODUISANT DANS DES FIBRES OPTIQUES FORTEMENT DOPEES AVEC DES IONS ER#3#+ ET YB#3#+, ET LA SECONDE A L'ETUDE DES DEFAUTS INDUITS PAR DIFFERENTS TRAITEMENTS DANS DES FIBRES GERMANOSILICATES. EN ETUDIANT LA SPECTROSCOPIE D'EMISSION DES FIBRES FORTEMENT DOPEES, SOUS EXCITATIONS VISIBLES (488 NM) ET INFRAROUGE (790 - 880 NM), NOUS METTONS EN EVIDENCE LES DIFFERENTS MECANISMES AUX EMISSIONS BLEUES, VERTES ET ROUGE OBSERVEES. DEUX PRINCIPAUX TYPES DE PROCESSUS D'UP - CONVERSION PEUVENT ALORS ETRE DISTINGUES : CEUX FAISANT APPEL AUX TRANSFERTS D'ENERGIE YB ER ET CEUX FAISANT INTERVENIR LE PHENOMENE D'ABSORPTION DANS L'ETAT EXCITE (ESA). L'INFLUENCE DE LA LONGUEUR DE FIBRE ET DES CONCENTRATIONS EN IONS DE TERRE RARE SUR LES EFFICACITES RESPECTIVES DE CHACUN DE CES DEUX MECANISMES EST ENSUITE ABORDEE. APRES UNE PRESENTATION BIBLIOGRAPHIQUE DES DIFFERENTS DEFAUTS DANS LA SILICE ET LES FIBRES GERMANOSILICATES, NOUS PRESENTONS LE PHENOMENE APPELE DEPENDANCE MODALE DU SPECTRE D'EMISSION D'UNE FIBRE OPTIQUE, C'EST-A-DIRE LA VARIATION DU SPECTRE D'EMISSION D'UNE FIBRE EN FONCTION DU MODE EXCITE. L'EVOLUTION AVEC LA TEMPERATURE D'UNE BANDE D'EMISSION CENTREE AUTOUR DE 600 NM NOUS PERMET ENSUITE D'ATTRIBUER CETTE EMISSION A DES RADICAUX PEROXYS. NOUS MONTRONS ALORS QUE CES RADICAUX PEROXYS PEUVENT ETRE PHOTOINDUITS DANS LE CUR DES FIBRES PAR IRRADIATION INTENSE A 488 NM. ENFIN, NOUS ETUDIONS PAR SPECTROSCOPIE RAMAN ET SPECTROSCOPIE D'EMISSION LES DEFAUTS GENERES DANS DEUX TYPES DE FIBRES GERMANOSILICATES IRRADIEES A 240 NM. UNE TECHNIQUE DE FILTRAGE SPATIAL DU MODE EXCITE PERMET ALORS DE SEPARER LES DEFAUTS PHOTOINDUITS DANS LE CUR DE CES FIBRES DE CEUX LOCALISES PRES DE L'INTERFACE CUR/GAINE.
Author: Solveig Perret
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Languages : fr
Pages : 129
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Bien que la propagation non-linéaire d'impulsions multimodales ait été étudiée dans les fibres optiques multimodes depuis les années 1970, les récents développements dans le domaine des matériaux et des techniques de fabrication des fibres ont considérablement renouvelé l'intérêt pour ce domaine. Dans cette thèse, nous rapportons l'étude expérimentale du processus de conversion non-linéaire de fréquence dans les fibres à saut d'indice multimodes pour générer de nouvelles composantes spectrales dans les régions du proche ultraviolet (UV-A) et du visible. Deux études particulières ont été réalisées. Dans la première, une fibre à saut d'indice faiblement multimode a été étudiée avec deux sources laser à 532~nm et 1064~nm. En fonction des particularités des conditions expérimentales, les résultats obtenus avec le pompage à 532~nm ont donné soit un large continuum multimode s'étendant de 515~nm à 680~nm, soit une série de composantes spectrales discrètes émises dans des modes d'ordre supérieur sur la plage de 524~nm à 538~nm. De plus, toujours en fonction des conditions expérimentales, lors du pompage à 1064~nm, les expériences ont donné soit un supercontinuum multimode s'étendant de 560~nm à 2350~nm, soit une série de pics spectraux discrets dans des modes d'ordre supérieur observés simultanément avec un élargissement spectral continu. Dans la seconde étude, les expériences ont porté sur la conversion non-linéaire de fréquences dans une fibre à cristaux photoniques en verre de silice spéciale UV avec pompage à 532~nm et 355~nm. Les résultats du pompage à 355 nm, en particulier, ont permis de générer des pics spectraux discrets d'ordre supérieur sur la plage 350~nm à 379.7~nm. D'autres expériences avec une injection dans les ponts de la microstructure de la fibre à cristaux photoniques ont permis d'obtenir un continuum en cascade Raman s'étendant de 350~nm à 390~nm. Les travaux expérimentaux de cette thèse ont été accompagnés soit de calculs théoriques des accords de phase intermodaux, soit de simulations de la propagation d'impulsions dans une fibre optique, si nécessaire. Cette thèse contribue à l'ensemble croissant de résultats montrant l'utilité des effets non-linéaires dans les fibres multimodes pour générer un rayonnement cohérent sur de larges plages spectrales.
Author: Ali Hreibi
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Languages : fr
Pages : 157
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Les lasers fibrés sont actuellement en passe de remplacer leurs homologues en raison de performances élevées liées à une architecture guidée, ayant pour impact direct une multitude d’application dans des domaines variés allant des télécommunications, au médical en passant par la sécurité ou encore les capteurs. Cependant cette technologie basée sur le dopage aux ions terres rares présente un inconvénient majeur qui ne permet pas de répondre au besoin croissant des nouvelles sources dites non conventionnelles en raison de la limitation de leur émission à quelques longueurs d'onde prédéfinies. Pour contourner cet obstacle, nous proposons dans le cadre de cette thèse d’utiliser un autre type de matériaux actifs que sont les nanoparticules semiconductrices connues sous le nom de quantum dots (QDs). Leurs propriétés optiques singulières sont fortement liées à leur taille et peuvent être contrôlées avec une grande précision pour couvrir une bande d’émission qui s’étend de l’ultraviolet à l’infrarouge moyen. Dans ce contexte, des nanoparticules ont été synthétisées par voie colloïdale dans le cadre de collaborations nationales et internationales et leurs propriétés ont été étudiées avant et après insertion dans les fibres optiques. Ainsi, l’émission de particules PbSe et CdSe/CdS a pu être observée puis guidée dans le coeur liquide des fibres par le mécanisme de réflexion totale interne. Fort de ces résultats, la simulation puis la réalisation expérimentale d’une cavité laser basée sur de telles fibres a été menée. Un effet laser a pu être déterminé théoriquement avec une efficacité proche de la limite quantique, associé à une démonstration expérimentale. En parallèle, des travaux complémentaires ont été entrepris afin de trouver de nouvelles voies d’incorporation des QDs dans les fibres optiques avec pour objectif à plus long terme d’améliorer la stabilité et la tenue au flux tout en réduisant les pertes du milieu hôte. Dans ce contexte, une étude importante a été consacrée à la réalisation de matériaux composites qui, après une phase de traitement thermique, ont montrés la formation de nanoparticules PbS de bonnes qualités constituant l’état de l’art du domaine. Enfin, des voies d’incorporation plus exotiques ont aussi été amorcées notamment avec l’idée de réaliser des structures actives guidantes dans l’air non disponibles actuellement. On peut citer le dépôt de mono-couches de nanoparticules dans les fibres creuses à cristal photonique ou encore la fonctionnalisation de l’aérogel.
Author: VALERIE.. FELICE
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Languages : fr
Pages : 163
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LES FIBRES OPTIQUES EN SILICE DOPEES AVEC DES IONS CR 3 + ET CR 4 + SONT INTERESSANTES POUR LA REALISATION D'AMPLIFICATEURS ET DE LASERS COMPACTS LARGEMENT ACCORDABLES. CET INTERET PROVIENT DE L'ASSOCIATION DES PROPRIETES DE CONFINEMENT DE L'ENERGIE DES FIBRES OPTIQUES AVEC LES LARGES BANDES D'ABSORPTION ET D'EMISSION DES IONS METALLIQUES (PLUSIEURS CENTAINES DE NANOMETRES). DANS LA PREMIERE PARTIE DE CETTE THESE, SONT ABORDEES LA THEORIE DES GROUPES DE SYMETRIE CRISTALLINS, LES MODELES DE TANABE ET SUGANO ET DE COORDONNE DE CONFIGURATION AINSI QU'UN ETAT DE L'ART DES PRINCIPAUX MATERIAUX MASSIFS DOPES AVEC DES IONS CR 3 + ET CR 4 +. LA SECONDE PARTIE COMPREND UNE DESCRIPTION DE LA METHODE DE FABRICATION DES ECHANTILLONS (MODIFIED CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION ASSOCIEE AU DOPAGE PAR DIFFUSION IONIQUE EN PHASE LIQUIDE), AINSI QUE LEUR CARACTERISATION EN ABSORPTION, EMISSION ET PAR RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE. LES ECHANTILLONS SONT COMPOSES D'ENVIRON 98% DE SILICE, 0,5% DE P 2O 5, ONT DES POURCENTAGES VARIABLES DE AL 2O 3 (0 A 1%) ET DE GEO 2 (0 A 2%) ET SONT DOPES AVEC DES IONS CR 3 + ET/OU CR 4 +. NOUS OBTENONS AINSI QUE L'AJOUT DE 1% D'ALUMINIUM OXYDE L'ENSEMBLE DES IONS CR 3 + EN IONS CR 4 + ET PROVOQUE UNE DIMINUTION DU CHAMP CRISTALLIN NORMALISE DQ/B. NOUS AVONS EGALEMENT OBSERVE A 77 K L'EMISSION D'UNE FIBRE OPTIQUE DOPEE AVEC DES IONS CR 4 + (1250 NM = 500 NM).
Author: Eugénia Niga
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Languages : fr
Pages : 168
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COMPORTEMENT DES DIFFERENTES FIBRES OPTIQUES DANS UN ENVIRONNEMENT GAMMA STATIONNAIRE. ATTENUATION INDUITE ET TEMPS DE REGENERATION. SPECTRE DE TRANSMISSION AVANT ET APRES IRRADIATION. LE SPECTRE APRES IRRADIATION EST INCHANGE PLUSIEURS MOIS APRES. CECI EST DU A LA PRESENCE DE CENTRES COLORES STABLES
Author: Marian P. Ciuperceanu
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ISBN: 9786061158911
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Languages : fr
Pages : 0
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