Stabilisation de Fréquence de Laser Nd-YAG Pour Applications Spatiales PDF Download
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Author: Linda Mondin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 180
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Book Description
Long term stabilised lasers are used in a multitude of metrological applications and are the basis of experimental research in very high resolution spectroscopy. This document describes my thesis work on stabilised Nd:YAG lasers in view of space applications (for fundamental physics experiments and geodesy). All experiments must satisfy criteria of compactness, mechanical stability, robustness and reliability. I will describe the possible references for the long (molecules) and the short (resonators) term time intervals with their principal limitations. The discussion leading to their choice is actually connected to the stabilisation techniques to be adequately implemented (PDH, Tilt-Locking, Modulation transfer). Among the stabilisation techniques, the Pound-Drever-Hall (PDH) technique is now a classic as it produces the best performance in short term, so far. To reduce active components, we have also implemented a DC technique called Tilt-Locking and I will compare with PDH in the case of a monolithic Fabry-Perot reference. Theoretical performances on the long term and quantum efficiencies will be compared for different techniques. The schematic principles of the experiences and the results I have obtained for stabilised lasers on Fabry-Perot and molecular iodine are presented. We calibrated the Fabry-Perot drifts, this allows me to point out analytical and numerical solutions to control the length of this mechanical reference. Finally suggestions for further work will be approached and, in the appendices, details about noise order of magnitudes for LISA, a theoretical overview of gravitational waves as well as different simulations and calculations are presented.
Author: Linda Mondin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 180
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Book Description
Long term stabilised lasers are used in a multitude of metrological applications and are the basis of experimental research in very high resolution spectroscopy. This document describes my thesis work on stabilised Nd:YAG lasers in view of space applications (for fundamental physics experiments and geodesy). All experiments must satisfy criteria of compactness, mechanical stability, robustness and reliability. I will describe the possible references for the long (molecules) and the short (resonators) term time intervals with their principal limitations. The discussion leading to their choice is actually connected to the stabilisation techniques to be adequately implemented (PDH, Tilt-Locking, Modulation transfer). Among the stabilisation techniques, the Pound-Drever-Hall (PDH) technique is now a classic as it produces the best performance in short term, so far. To reduce active components, we have also implemented a DC technique called Tilt-Locking and I will compare with PDH in the case of a monolithic Fabry-Perot reference. Theoretical performances on the long term and quantum efficiencies will be compared for different techniques. The schematic principles of the experiences and the results I have obtained for stabilised lasers on Fabry-Perot and molecular iodine are presented. We calibrated the Fabry-Perot drifts, this allows me to point out analytical and numerical solutions to control the length of this mechanical reference. Finally suggestions for further work will be approached and, in the appendices, details about noise order of magnitudes for LISA, a theoretical overview of gravitational waves as well as different simulations and calculations are presented.
Author: Bérengère Argence
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 175
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Book Description
Dans le cadre de la mission USA utilisant l'interférométrie pour la détection des ondes gravitationnelles, une pré-stabilisation en fréquence des lasers est requise. La technique actuellement envisagée est l'utilisation d'une cavité Fabry-Pérot, en raison de sa compacité, de sa simplicité et de ses performances de stabilité de fréquence. Cependant, ce dispositif requiert de fortes exigences de stabilité thermique et ne fournit pas d'information sur la valeur absolue de la fréquence laser. Il est d'autre part toujours souhaitable dans un projet spatial de disposer d'une méthode alternative compatible avec les exigences de la mission. En conséquence, les travaux exposés dans ce manuscrit de thèse décrivent l'utilisation d'une transition hyperfine de la molécule de di-iode (I2) comme référence de fréquence. Cette méthode d'asservissement d'un laser Nd:YAG, très employée en métrologie, a déjà démontré des performances de stabilité de fréquence meilleures que celles requises pour le projet USA. Faisant suite à quelques pré-études, nous avons adapté un tel système de stabilisation aux contraintes spatiales. Le dispositif mis en place présente des performances de stabilité de fréquence de l'ordre de 30HzA/Hz jusqu'à 10 m Hz avec une remontée du bruit à plus basse fréquence. Il répond ainsi aux contraintes fixées par la mission. Une caractérisation du système et de ses principales sources de perturbations (liées à la température ambiante ~2kHz/K, aux désalignements des faisceaux ~16kHz/mrad,...) est également proposée dans le manuscrit. Cette étude a permis de renforcer l'attrait d'asservir un laser Nd:YAG sur la molécule de di-iode pour une mission spatiale (en particulier LISA).
Author: National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Publisher: Createspace Independent Publishing Platform
ISBN: 9781722409272
Category :
Languages : en
Pages : 92
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The goal of the NASA Sunlite program is to fly two diode-laser-pumped solid-state lasers on the space shuttle and while doing so to perform a measurement of their frequency stability and temporal coherence. These measurements will be made by combining the outputs of the two lasers on an optical radiation detector and spectrally analyzing the beat note. Diode-laser-pumped solid-state lasers have several characteristics that will make them useful in space borne experiments. First, this laser has high electrical efficiency. Second, it is of a technology that enables scaling to higher powers in the future. Third, the laser can be made extremely reliable, which is crucial for many space based applications. Fourth, they are frequency and amplitude stable and have high temporal coherence. Diode-laser-pumped solid-state lasers are inherently efficient. Recent results have shown 59 percent slope efficiency for a diode-laser-pumped solid-state laser. As for reliability, the laser proposed should be capable of continuous operation. This is possible because the diode lasers can be remote from the solid state gain medium by coupling through optical fibers. Diode lasers are constructed with optical detectors for monitoring their output power built into their mounting case. A computer can actively monitor the output of each diode laser. If it sees any variation in the output power that might indicate a problem, the computer can turn off that diode laser and turn on a backup diode laser. As for stability requirements, it is now generally believed that any laser can be stabilized if the laser has a frequency actuator capable of tuning the laser frequency as far as it is likely to drift in a measurement time. Byer, Robert L. Unspecified Center...
Author: John L. Hall
Publisher: SPIE-International Society for Optical Engineering
ISBN:
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 296
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Author: LAHOUCINE.. LATRACH
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 155
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LA DETECTION DIRECTE DES ONDES DE GRAVITATION EST POSSIBLE A L'AIDE D'UN INTERFEROMETRE DE MICHELSON. POUR ATTEINDRE LA SENSIBILITE REQUISE, LA SOURCE LUMINEUSE QUI ILLUMINERA CET INTERFEROMETRE DOIT ETRE PUISSANTE, STABLE ET FIABLE. LE BUT DE NOTRE TRAVAIL DANS CETTE THESE ET DE RENDRE UN LASER PROTOTYPE DE PUISSANCE (LASER ESCLAVE) STABLE ET MONOFREQUENCE. LA TECHNIQUE UTILISEE EST CELLE DE VERROUILLAGE DE PHASE PAR INJECTION OPTIQUE, LE LASER INJECTE EST APPELE LASER MAITRE. CETTE TECHNIQUE A L'AVANTAGE DE FAIRE LA SELECTION DES MODES AXIAUX SANS PERTE D'ENERGIE. EN PLUS, LE LASER ESCLAVE ACQUIERT TOUTES LES CARACTERISTIQUES SPATIALES ET SPECTRALES DU LASER MAITRE. CE MEMOIRE COMPORTE DONC UNE ETUDE FINE DE L'INJECTION OPTIQUE CONTINUE D'UN LASER DE PUISSANCE. LE DEROULEMENT DES ETUDES CONCERNANT CETTE TECHNIQUE A FAIT L'OBJET D'UNE ANALYSE EXPERIMENTALE ET D'UN MODELE THEORIQUE. L'EFFET DE L'INJECTION OPTIQUE SUR LA FREQUENCE ET L'AMPLITUDE DU LASER EST RAPPORTE. SA MODELISATION AU POINT DE VUE DE L'ASSERVISSEMENT ET CELLE DE TRANSFERT DE DIFFERENTS BRUITS EST AUSSI AU CENTRE DE NOTRE DISCUSSION
Author: Bonny L. Schumaker
Publisher:
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Category : Astronautics
Languages : en
Pages : 276
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This report is a synoptic investigation of the uses of frequency-stabilized lasers for scientific applications in space. It begins by summarizing properties of lasers, characterizing their frequency stability, and describing limitations and techniques to achieve certain levels of frequency stability. Limits to precision set by laser frequency stability for various kinds of measurements are investigated and compared with other sources of error. These other sources include photon-counting statistics, scattered laser light , fluctuations in laser power and intesity distribution across the beam, propagation effects, mechanical and thermal noise, and radiation pressure. -- From abstract.
Author: Timothy William Monarski
Publisher:
ISBN:
Category : Frequency stability
Languages : en
Pages : 142
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Author: Petr Balling
Publisher: LAP Lambert Academic Publishing
ISBN: 9783847331681
Category :
Languages : en
Pages : 80
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This thesis is dedicated to measurement of optical frequencies with applications in metrology. The frequency/time interval is the best measurable quantity. The invention of the femtosecond frequency comb technique greatly simplified linking the radio-frequency and the optical-frequency standards. A primary wavelength standard for optical communications was developed in the first part of this work: the distributed feedback (DFB) laser diode was frequency stabilized to sub-Doppler spectral line of acetylene at 1540 nm and its research, investigation of properties and absolute frequency measurements are described. The implementation and testing of commercial femtosecond comb makes second part of this work. Software for online frequency evaluation, tests of counting quality and frequency stabilization of the comb to optical frequency standard - iodine stabilized Nd: YAG laser - are described.
Author: CLAUDE.. SAINTE-CATHERINE
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Languages : fr
Pages :
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LE FAISCEAU DES LASERS ND-YAG PRESENTE L'AVANTAGE PAR RAPPORT AUX CO#2 DE POUVOIR ETRE TRANSPORTE PAR DES FIBRES OPTIQUES. LE PRINCIPAL INCONVENIENT DE CE TYPE DE LASER POUR LE TRAITEMENT DES MATERIAUX ETAIT JUSQU'ALORS LES PUISSANCES MOYENNES ASSEZ FAIBLES. LE PROJET EUREKA EU-226 A JUSTEMENT POUR OBJECTIF DE DEVELOPPER DES SOURCES LASER ND-YAG DE FORTE PUISSANCE. L'ABSORPTIVITE DES SURFACES METALLIQUES EST PLUS ELEVEE A 1,06 MICRONS (ND-YAG) QU'A 10,6. LE TRANSFERT D'ENERGIE LASER-MATIERE EST DONC PLUS IMPORTANT DANS LE CAS D'UN LASER ND-YAG ET L'EMBALLEMENT THERMIQUE MOINDRE. CELA A ETE MIS EN EVIDENCE PAR DES MESURES D'ABSORPTIVITE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET PAR DES CYCLES THERMIQUES CALCULES. CES AVANTAGES PERMETTENT LA TREMPE SUPERFICIELLE DES ACIERS SANS REVETEMENT NI PROTECTION GAZEUSE DONC SANS POLLUTION CHIMIQUE. LES FREQUENCES DE REPETITION (SUPERIEURES A 100 HZ) SONT SUFFISAMMENT ELEVEES POUR REALISER DES TRAITEMENTS PSEUDO CONTINUS. LE DECOUPAGE D'IMPULSIONS (PULSE SHAPING) NE PRESENTE UN INTERET QUE POUR DES IMPACTS INDEPENDANTS. LA MODELISATION FDS A PERMIS, POUR LA TREMPE SUPERFICIELLE DES ACIERS, DE PREVOIR L'EVOLUTION TEMPORELLE DES PHASES. L'OBJECTIF EST DE CALCULER LES ZONES AFFECTEES THERMIQUEMENT MAIS AUSSI DANS LE FUTUR LES CONTRAINTES RESIDUELLES ET D'AMELIORER LES CALCULS THERMIQUES PAR UNE MEILLEURE ADEQUATION DES VARIATIONS DE CHALEUR SPECIFIQUE OU DE H AVEC LA REALITE. LES DEPOTS PAR LASER HPSSL SONT TOUT A FAIT ENVISAGEABLES SI LA FREQUENCE EST SUFFISAMMENT ELEVEE POUR MAINTENIR LA ZONE D'INTERACTION EN FUSION
Author: Franck Ducos
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 248
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L'objet de ce travail de thèse est le développement d'une chaîne de synthèse de fréquences optiques en vue de mesurer la fréquence d'un laser nd : yag double en fréquence et stabilise sur une transition de l'iode a 563.2 thz/532 nm. La mesure est basée sur l'utilisation de deux étalons secondaires de fréquence optique co 2/oso 4 et dl/rb opérant a 29 thz/10.3 m et 385 thz/778 nm respectivement ; ces deux étalons ayant une exactitude de 1.3 x 10 1 3 (4hz) et 5 x 10 - 1 2 (2 khz). Cette dernière valeur représente l'incertitude ultime du dispositif de mesure que nous avons développé. Nous utilisons deux diodes lasers opérant à 1.064 m et 1.551 m respectivement. La différence de fréquences entre ces deux diodes est comparée à l'harmonique 3 de la fréquence de l'étalon co 2/oso 4. Deux doublages de fréquence indépendants permettent de relier ces deux diodes laser aux deux étalons dl/rb et nd : yag/i 2. Des problèmes liés à l'élargissement de battements optiques n'ont pas permis de donner un résultat concluant sur la valeur de cette fréquence. Nous avons donc eu recours a un laser femtoseconde couplé à une fibre en silice à bande interdite photonique. Finalement, la fréquence du laser nd : yag/i 2 ainsi mesurée est : v(nd : yag/i 2) = 563 260 223 511.6 (1.2) khz ce résultat est en bon accord avec la recommandation du bureau international des poids et mesures (bipm).
