PRINCIPES ET REALISATION D'UNE SOURCE LASER TERAWATT FEMTOSECONDE BASEE SUR LE SAPHIR DOPE AU TITANE. CARACTERISATION DES IMPULSIONS PRODUITES ET DEMONSTRATION DU REGIME D'INTENSITE AU NIVEAU DE 10#1#8 W/CM#2 PDF Download
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Author: Catherine Le Blanc
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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
Author: Catherine Le Blanc
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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
Author: Catherine Le Blanc
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Pages : 157
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Author: Emmanuel Baubeau
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Pages : 143
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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
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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.
Author: Thierry Lépine
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Languages : fr
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CE MEMOIRE PRESENTE DIFFERENTES TECHNIQUES PERMETTANT DE PRODUIRE DES IMPULSIONS LIMINEUSES TRES BREVES. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS CONCU ET REALISE UN LASER ND:YAG CONTINU A MODES COUPLES ACTIVEMENT ET DOUBLE EN FREQUENCE. CE LASER DELIVRE DES IMPULSIONS DONT LA LARGEUR A MI-HAUTEUR EN INTENSITE EST VOISINE DE 60 PICOSECONDES A 532 NANOMETRES, REPETITIVES A 82 MHZ. LA PUISSANCE MOYENNE DES IMPULSIONS EST SUFFISANTE POUR PERMETTRE LE POMPAGE D'UN LASER A COLORANT EN MODE SYNCHRONE. CE DERNIER DELIVRE DES IMPULSIONS LUMINEUSES DONT LA DUREE EST VOISINE DE 10 PICOSECONDES ET REPETITIVES A 82 MHZ. L'ENSEMBLE DU SYSTEME A ETE CARACTERISE EN UTILISANT DES CAMERAS A BALAYAGE DE FENTE EN MODE SINUSOIDAL OU EN MODE MONOCOUP. NOUS AVONS ENSUITE ETUDIE LA POSSIBILITE DE PRODUIRE DES IMPULSIONS FEMTOSECONDES (10##1#5 S) EN COMPRIMANT LES IMPULSIONS DELIVREES PAR UN LASER A COLORANT A DEUX JETS (MILIEU AMPLIFICATEUR RH6G), ABSORBANT SATURABLE (DODCI). AVANT COMPRESSION, CES IMPULSIONS ONT UNE LARGEUR A MI-HAUTEUR EN INTENSITE VOISINE DE UNE PICOSECONDE ET SONT REPETITIVES A ENVIRON 80 MHZ. NOUS AVONS PU COMPRIMER CES IMPULSIONS JUSQU'A DES DUREES VOISINES DE 130 FEMTOSECONDES. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT TRES PROCHES DES PREVISIONS THEORIQUES. ENFIN, NOUS AVONS PRODUIT DIRECTEMENT DES IMPULSIONS LUMINEUSES FEMTOSECONDES A PARTIR D'UNE CAVITE LASER DONT LE MILIEU AMPLIFICATEUR EST UN CRISTAL DE SAPHIR DOPE AU TITANE (TI:AL#2O#3). DANS UN PREMIER TEMPS, LE COUPLAGE DES MODES EST REALISE A L'AIDE D'UN MODULATEUR ACOUSTO-OPTIQUE. DANS CETTE CONFIGURATION, LE LASER PRODUIT DES IMPULSIONS DONT LA DUREE EST AUSSI COURTE QUE 10 PICOSECONDES, REPETITIVES A 125 MHZ ET DONT LE DOMAINE D'ACCORD EN LONGUEUR D'ONDE EST LIMITE PAR LES MIROIRS ENTRE 72 ET 800 NANOMETRES. DANS UN SECOND TEMPS, LE COUPLAGE DES MODES EST REALISE EN UTILISANT UN ABSORBANT SATURABLE (HITCI) ET LA DISPERSION INTRACAVITE EST AJU
Author: François Salin
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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
Author: DOMINIQUE.. DESCAMPS
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Pages : 301
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CE MEMOIRE PRESENTE L'ETUDE ET LA REALISATION D'UNE CHAINE DE PUISSANCE MIXTE TI : SAPHIR - ND : VERRES CAPABLE DE DELIVRER UNE PUISSANCE CRETE DE 100 A 200 TW EN UNE IMPULSION DE 300 FS QUI UNE FOIS FOCALISEE PERMET D'ATTEINDRE UNE DENSITE DE PUISSANCE PROCHE DE 10#2#0 W/CM#2. L'AMPLIFICATION D'IMPULSIONS BREVES A NECESSITE LA MAITRISE DE LA TECHNIQUE D'ETIREMENT ET DE COMPRESSION TEMPORELS (CPA). AINSI NOUS AVONS ETIRE LES IMPULSIONS ISSUES DE L'OSCILLATEUR D'UN FACTEUR 1.5 10#4. L'UTILISATION DE DOUBLETS DANS LA CONFIGURATION DE L'ETIREUR A REDUIT LA DISTORSION DE LA DERIVE EN FREQUENCE INTRODUITE PAR LES ABERRATIONS SPHERIQUES ET CHROMATIQUES D'UNE LENTILLE ET A AMELIORE LA COMPRESSION DE L'IMPULSION ETIREE (DUREE ET CONTRASTE). AFIN DE LIMITER LE RETRECISSEMENT SPECTRAL DE L'IMPULSION PAR L'ENVELOPPE DU GAIN, NOUS AVONS REALISE UNE CAVITE REGENERATIVE DONT LE MILIEU AMPLIFICATEUR EST LE TI : SAPHIR. APRES LA REALISATION DE PLUSIEURS CAVITES REGENERATIVES, NOUS AVONS CHOISI LA CONFIGURATION LA PLUS STABLE EN ENERGIE. ELLE DELIVRE DES IMPULSIONS DE 10 MJ A LA CADENCE DE 10 HZ. L'EQUILIBRAGE DES GAINS DES AMPLIFICATEURS EN ND : VERRE PHOSPHATE ET SILICATE A PERMIS D'ATTEINDRE UNE ENERGIE DE 100 J AVEC UNE LARGEUR SPECTRALE DE 6 NM (FWHM). LA MODELISATION DE L'AMPLIFICATION D'IMPULSION A SPECTRE LARGE PROPOSEE DANS CE MANUSCRIT EST EN BON ACCORD AVEC LES MESURES ET A PERMIS DE CALCULER LA PHASE NON-LINEAIRE ACCUMULEE TOUT AU LONG DE LA CHAINE. LA PROCHAINE GENERATION DES CHAINES EN ND : VERRE UTILISERA LE POMPAGE PAR DIODES LASERS AFIN D'ACCROITRE LES CADENCES DE TIRS. DANS CETTE PERSPECTIVE, NOUS AVONS REALISE UN AMPLIFICATEUR A FORT GAIN EN ND : VERRES POMPE PAR LASER. PENDANT LE POMPAGE, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LA PRESENCE DE MECANISMES QUI REDUISENT LE STOCKAGE DE L'ENERGIE (APTE ET ESA DES PHOTONS POMPES). UN DES RESULTATS MAJEURS EST LA DEMONSTRATION DE L'ABSORPTION A 1 M PAR L'ETAT EXCITE #4F#3#/#2 QUI REDUIT LE GAIN DES AMPLIFICATEURS EN ND : VERRE.
Author: Yves Lutz
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Languages : fr
Pages : 124
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La génération d'impulsions lasers dans la partie bleu-vert du spectre fait appel à des techniques utilisant les propriétés non linéaires de certains cristaux. Le niobate de potassium (KNbO3) est le cristal qui possède le coefficient non linéaire le plus élevé. Pourtant la génération de second harmonique (GSH) appliquée au cas des lasers impulsionnels est un domaine quasiment inexploré. Ce travail permet de caractériser ce cristal dans le domaine spectral compris entre 860 et 880 NM et pour des énergies jusqu'à 150 mJ par impulsion. La première partie est consacrée à l'étude et à la réalisation d'une source laser impulsionnelle accordable. Une technique originale permettant d'obtenir des impulsions de 110 ns de durée y est présentée. La deuxième partie est consacrée à la GSH avec le KNbO3 à l'aide du dispositif laser réalisé. En monocoup on a pu atteindre des rendements de conversion de 58%. Les courbes de rendement montrent cependant une partie décroissante pour les énergies fondamentales les plus élevées. Une étude systématique a été menée et a permis de mettre en évidence deux phénomènes: l'absorption non linéaire du second harmonique et l'absorption du fondamental induite par le second harmonique. Ces deux phénomènes conduisent à une détérioration de l'accord de phase. Grâce à la génération de second harmonique en quadrature, on a pu reculer ces limitations. Cette technique a permis d'augmenter sensiblement le domaine d'énergie pour lequel le rendement reste élevé. L'amélioration obtenue en cadence de répétition est également significative. Ces résultats appaissent très prometteurs pour le doublage de fréquence à l'aide du KNbO3 de sources lasers plus énergétiques
Author: Mustapha Ziadé
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Languages : en
Pages : 180
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NOUS AVONS MONTRE THEORIQUEMENT ET EXPERIMENTALEMENT QUE LA CAVITE EN Z A ASTIGMATISME COMPENSE EST TRES INTERESSANTE POUR LES MILIEUX AMPLIFICATEURS SOLIDES. EN FAISANT LES CALCULS SANS APPROXIMATION NOUS AVONS ETABLI QU'IL EST POSSIBLE D'UTILISER UNE CAVITE EN Z OU EN L COURTE ET COMPENSEE EN ASTIGMATISME. NOUS AVONS ALORS CONCU ET REALISE UNE CAVITE EN Z SPECIALEMENT ADAPTEE POUR LE POMPAGE PAR LASER A VAPEUR DE CUIVRE. NOTRE CHOIX S'EST PORTE SUR UN NOUVEAU CRISTAL LASER: LE SAPHIR-TITANE AL#2O#3:TI#3#+ DONT LE GAIN ET L'ACCORDABILITE DANS LE PROCHE INFRA-ROUGE (DE 680 A 1100 NM) SONT REMARQUABLES. NOUS AVONS REUSSI A POMPER EFFICACEMENT LE SAPHIR-TITANE EN PULSE AVEC LES DEUX RAIES (510,6 ET 578,2 NM) DU LASER A VAPEUR DE CUIVRE ET AUSSI EN CONTINU AVEC UN LASER A ARGON IONISE. NOTRE LASER SAPHIR-TITANE EST BASE SUR UNE CAVITE COMPACTE EN Z POMPEE LONGITUDINALEMENT QUI DONNE UN EXCELLENT MODE TEM#0#0 AVEC JUSQU'A 30% DE RENDEMENT ET 4 W DE PUISSANCE DE SORTIE. AVEC UN SEUL JEU DE MIROIRS CE LASER EST BALAYAGE DE 680 A 844 NM AVEC UNE LARGEUR DE RAIE POUVANT ETRE INFERIEURE A 7 GHZ. D'AUTRE PART IL EST POSSIBLE DE MODIFIER LA CAVITE EN Z POUR AVOIR UN WAIST INTERNE SECONDAIRE. PARMI LES TRES NOMBREUSES APPLICATIONS DU LASER SAPHIR-TITANE NOUS AVONS PRINCIPALEMENT REALISE DES EXPERIENCES INTRA-CAVITES D'ABSORPTION ET DE STIMULATION D'EMISSION APRES POMPAGE (ISEP). EN PARTICULIER, NOUS AVONS DECOUVERT AVEC LE LASER SAPHIR-TITANE POMPE PAR LASER A VAPEUR DE CUIVRE, UN PHENOMENE TRES PROMETTEUR: LE COUPLAGE COHERENT DES MODES PENDANT LES EXPERIENCES ISEP. CE PHENOMENE QUI N'APPARAIT QU'EN PULSE ACCROIT NETTEMENT LA SENSIBILITE. DE FACON PLUS GENERALE LE POMPAGE PAR LASER A VAPEUR DE CUIVRE PERMET AU LASER SAPHIR-TITANE D'AVOIR UN HAUT TAUX DE REPETITION (10 KHZ) AVEC UNE PUISSANCE CRETE ELEVEE (1 KW) CE QUI EST TRES FAVORABLE AUX EXPERIENCES RELIEES A DES EFFETS NON-LINEAIRES
Author: ABDELLATIF.. BOUGUERNE
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Languages : fr
Pages : 95
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L'OBJET DE CETTE THESE EST DE PRESENTER LA REALISATION D'UNE CHAINE LASER DE PUISSANCE AU NEODYME. EN PREMIER LIEU, NOUS RAPPELONS LE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DES LASERS DE PUISSANCE ET NOUS DECRIVONS L'OSCILLATEUR, LE DECOUPAGE PAR L'EFFET POCKELS, LE FILTRAGE SPATIAL ET LES DIFFERENTS AMPLIFICATEURS. ENSUITE, NOUS MONTRONS QUE L'ENERGIE DE SORTIE DE CETTE CHAINE LASER EST DE 25 JOULES AVEC UNE IMPULSION DE 1 NS ET DE 100 JOULES AVEC UNE IMPULSION DE 10 NS
