Academic literature on the topic 'Interférométrie de Fabry-Pérot'

La première partie de ce mémoire est consacrée à l'étude de nouvelles cavités résonnantes pour des lasers Nd-YAG industriels de puissance. Une cavité instable SFUR en anneau n'a pas donné expérimentalement les résultats escomptés, tant du point de vue de la puissance de sortie que de celui de la qualité du faisceau. Une cavité plane, en anneau symétrique, donne un bon facteur de qualité et ne présente qu'une seule et grande zone de stabilité, allant du fonctionnement tir-a-tir du laser jusqu'a sa puissance nominale. De plus, la position toujours fixe du beam-waist quel que soit le pompage doit éviter aux utilisateurs tout réajustement vertical de leur plan de travail. Cette cavité nous semble sous différents aspects le meilleur choix dans le domaine des cavités stables. La seconde partie, concerne la réalisation d'un lambdamètre performant pour lasers impulsionnels monomodes en vue notamment de mesurer avec précision la longueur d'onde d'un laser nd-yag injecté. Une étude théorique préalable a permis, compte tenu de l'objectif fixe, d'opter pour la réalisation d'un dispositif optique constitue d'interféromètres de Fabry-Pérot plans. Cet appareil, associé à un système d'acquisition en temps réel et à un logiciel de traitement des données en langage C, travaille à une cadence de 10 Hz avec une résolution de 20 mhz

L’interprétation théorique des résultats expérimentaux repose sur des calculs "a priori" menés au moyen d'un programme Dirac-Foch multiconfigurationnel auquel s'ajoutent d'autres calculs par méthode de Racah dans le formalisme de Judd pour la structure hyperfine

Le comportement d'un empilement multicouche interférentiel soumis à une sollicitation extérieure, de type thermique ou mécanique, est devenu un point critique, au regard des exigences de stabilité de plus en plus sévères exprimées aujourd'hui sur les performances des empilements. Afin de prédire de manière rigoureuse et précise l'évolution de ces performances optiques sous sollicitation, quelle que soit la formule de l'empilement, il est nécessaire de connaître les variations de l'indice de réfraction n et de l'épaisseur e de chaque couche, de chaque matériau, de l'empilement. Cela implique la connaissance des paramètres permettant de décrire ces variations, à savoir le coefficient d'expansion thermique a, le coefficient de Poisson n, le coefficient de dépendance de l'indice de réfraction avec la température b, et enfin les coefficients élasto-optiques p11 et p12. Cependant, si l'effet global d'une sollicitation est mesurable sur un empilement complet, ces coefficients sont quasi inconnus au niveau d'une couche mince individuelle tant le même effet devient faible sur une couche de quelques centaines de nanomètres d'épaisseur. Pour mesurer ces paramètres à ce niveau élémentaire, nous présentons une méthode optique basée sur l'utilisation d'un interféromètre de Fabry-Perot comportant une couche du matériau à caractériser, soumis à un échelon de température. L'étude se scinde selon deux axes. Le premier, purement optique, s'intéresse particulièrement au principe de la mesure et à la stabilité de la méthode face aux erreurs et aux bruits de mesures. Le second, purement mécanique, montre comment s'affranchir des inévitables déformations mécaniques des lames de l'interféromètre soumis à la sollicitation thermique, ce qui est indispensable pour parvenir à la mesure des coefficients recherchés. La réunion de ces deux axes a permis de finaliser la méthode de mesure et de concevoir puis réaliser un banc expérimental ayant une résolution en longueur d'onde inférieure au picomètre, dédié à l'extraction de ces paramètres avec la précision requise. Nous en présentons les premiers résultats expérimentaux dédiés à montrer la faisabilité de la mesure.

Pour répondre à une demande croissante des nanotechnologies, et plus particulièrement en nanométrologie dimensionnelle, une méthode originale de mesure et de contrôle de position à l'échelle sub-nanométrique a été développée et mise en œuvre. Cette méthode est basée sur un interféromètre de Michelson combiné à un polarimètre et une électronique de contrôle. Le déplacement du miroir mobile est relié à l'état de polarisation en sortie de l'interféromètre. Une fois l'expérience mise en œuvre, nous avons réalisé des déplacements avec des pas de positions nanométriques. La répétabilité obtenue est sub-nanométrique sur des déplacements allers-retours pour des courses micrométriques. L'étude de l'influence de l'état de polarisation à la sortie de l'interféromètre sur la mesure et le contrôle de la position a été menée. Les autres sources d'erreurs classiques ont également été étudiées pour établir un bilan d'erreur complet. Dans un environnement contrôlé, la méthode développée pourrait s'appliquer à des déplacements de courses millimétriques, conduisant à de très nombreuses applications en nanotechnologie.

Le Propulseur à Effet Hall est un moteur sans grille, dans lequel un champ magnétique radial confine les électrons d'un plasma formé entre deux cylindres coaxiaux diélectriques. La chute de la conductivité électronique qui en résulte permet l'établissement d'un champ électrique axial pour extraire les ions. La relativement faible poussée (100 mN) et la forte impulsion spécifique (vitesse des ions éjectés de 20 km/s) rendent le propulseur bien adapté aux tâches de maintien sur orbite des satellites ou de petits transferts d'orbite. L'étude porte sur la modélisation des phénomènes physiques dans le propulseur associée à une étude expérimentale, plus limitée, et destinée à valider ou compléter les modèles. La modélisation est basée sur une description des phénomènes de transport des particules (électrons, ions, neutres) en champs électrique et magnétique croisés. Un modèle développé au CPAT a été complété et utilisé pour chercher les conditions optimales de fonctionnement, en particulier l'étude de la configuration magnétique des moteurs à Effet Hall existants. De plus, nous avons développé un modèle pour étudier de nouveaux concepts de moteurs à Effet Hall, en particulier un moteur à Effet Hall à Double Etage, dans lequel on cherche à contrôler séparément la génération du plasma et l'accélération des ions. La partie expérimentale a consisté à utiliser des techniques de diagnostics plasma (interférométrie de Fabry-Pérot) permettant de mesurer la distribution du champ électrique dans le système, résultant de la présence du plasma et des tensions appliquées aux électrodes. Les mesures ont été effectuées sur le moyen d'essai PIVOINE installé à Orléans. La confrontation systématique des résultats expérimentaux et de simulation a permis de mieux définir les possibilités et les limites du modèle et d'en améliorer ses capacités prédictives
Hall Effect Thrusters (HETs) are gridless ion engines where a magnetic field barrier is used to impede the electron motion toward the anode and generate a large electric field that provides collisionless ion acceleration. The thrust is about 100 mN and the specific impulse of HETs is in the range 1600-2000 s (i. E. The velocity of ejected xenon ions is on the order of 16-20 km/s). The thrust and the specific impulse of standard Single Stage HETs are well adapted to the missions of orbit correction and station keeping. The goal here is to model the physical phenomena occurring in such a thruster, and, in correlation with experimental studies, to validate and/or improve the assumptions of the model. The model describes the transport of the electrons, ions, and neutrals in crossed electric and magnetic fields. The model developed at CPAT was extended and used to identify conditions for optimal operation of the thruster, with particular attention to the influence of the magnetic field distribution on the thruster operation. In addition, we developed a model to study new thuster concepts such as a Double Stage Hall Effect Thruster, where ionization and acceleration are accomplished in two stages. The experimental study involved using specific plasma diagnostics (Fabry-Perot Interferometry) in order to measure the electric field distribution in the thruster. Measurements were made at the PIVOINE test facility in Orléans. Systematic comparisons between experimental results and simulations allowed us to define more clearly the limits of the model and to improve its predictive ability

Gravitational waves have been predicted by Einstein in his General Relativity theory. Theyare perturbation of the space-time metric and we try to reveal them by laser interferometry. More precisely,gravitational wave detectors are km long Michelson interferometers combined with Fabry-Perot cavities.The network of first generation detectors (Virgo, LIGO, GEO) did not permit a direct detection afterseveral observational runs in coincidence at the nominal sensitivity. A second generation of detectors is inpreparation with in particular the European project Advanced Virgo. This detector should have a sensitivityincreased by an order of magnitude compared to Virgo. The interferometer mirrors play a crucial role inthe Advanced Virgo sensitivity as it is limited by the mirror thermal noise in the mid-frequency regionand by the amount of photons collected in the interferometer cavities at high frequencies. The high powercirculating in the Fabry-Perot cavities induces important thermal lensing effect. This thesis is interestedfirst in the thermal lensing effect in the interferometer for different optical configurations. Then we areinterested in the mirrors composing the Fabry-Perot arm cavity from the calculation of the requirements interms of flatness to the realization of the mirrors flatness and its measurement. The mirror flatness shouldbe sub-nanometric in order to limit the optical losses in the Fabry-Perot cavities to reduce the effect of theshot noise and of the diffused light. We will see the correction of the substrates flatness by the so-calledcorrective coating technique. Finally, we study the uniformity of the dielectric multilayer coating depositionnecessary to obtained high-reflective mirrors. We study in particular the planetary motion of the substratesin the coating machine.

La couronne solaire est la partie de l'atmosphère du Soleil qui s'étend de la photosphère (surface solaire d'où sont émis les photons) jusque dans le milieu interplanétaire. Sa compréhension relève d'un enjeu majeur car elle est à l'origine de phénomènes qui peuvent perturber les télécommunications, les êtres vivants et même le climat. L'instrument privilégié pour l'observer est le coronographe, système optique occultant le disque solaire au profit de la couronne, un million de fois moins intense. Ma thèse porte sur son étude, en particulier à travers les projets spatiaux :- SOLAR ORBITER, qui doit s'approcher du Soleil à 0.2 unité astronomique (distance Terre-Soleil), permettant ainsi une très haute résolution spatiale ;- SMESE, en coopération avec la Chine, qui étudiera la couronne dans l'infrarouge lointain ;- et ASPIICS, dont l'occulteur externe sera placé à 150 m de l'instrument imageur, permettant d'observer la couronne dans des conditions proches d'une éclipse solaire naturelle.Le premier aspect abordé est la réjection de la lumière parasite instrumentale, dont l'optimisation est une des problématiques majeures en coronographie. Le second concerne les modes d'observation par imagerie en lumière blanche, imagerie monochromatique, et interférométrie, en particulier le Fabry Perot. Le développement et l'amélioration de ces techniques permettra des avancées considérables en terme de résolution et l'accès à la couronne toujours plus proche de la surface du Soleil, lieu encore mal connu où l'activité solaire prend naissance
The solar corona is the part of the Sun's atmosphere that extends from the photosphere (solar surface where the photons are emitted) into the interplanetary medium. Its understanding is a major issue because it is the source of phenomena that can disrupt telecommunications, living beings and even climate. The most appropriate tool to observe it is the coronagraph, an optical system obscuring the solar disk in favor of the corona, a million times fainter. My thesis deals with its review, particularly through the spaceprojects :- Solar Orbiter, which will approach the Sun at 0.2 astronomical unit (distance between Earth and Sun), allowing a very high spatial resolution ;- SMESE, in cooperation with China, which should study the corona in the Lymanalpha (and far infrared) ;- and ASPIICS, which will observe the corona in conditions close to a natural solar eclipse, with its occulting disk located at 150 m from the imaging instrument.The first point tackled is the rejection of instrumental stray light, whose optimization is one of the major problems in coronagraphy. The second concerns the methods of observation and imaging in white light, monochromatic imaging, and interferometry, in particular the Fabry Perot. The development and improvement of these techniques will allow considerable progress in terms of resolution and access to the corona ever closer to the Sun's surface, the location yet little known where the solar activity originates

Au cours des dernières années, une demande croissante d’analyse cellulaire sans étiquette est apparue. Cette demande répond au besoin d’analyse cellulaire dans ses étapes de développement et, peut-être plus important encore, d’étudier l’état physiologique des cellules d’une manière plus simple que d’utiliser des analyses basées sur la fluorescence. Les propriétés mécaniques et optiques des cellules deviennent de puissants biomarqueurs pour discriminer les cellules. La déformation cellulaire induite par la pressionacoustique est mesurée avec le Dispositif Interférométrique Acoustofluidique, développé dans cette thèse, et permet d’étudier la déformabilité cellulaire d’une manière similaire à ce qui est fait pour l’analyse du module d’Young. La déformabilité est un biomarqueur intégral qui résume l’expression du gène cellulaire, tandis que l’indice de réfraction cellulaire est lié à la densité des protéines dans le cytosquelette. Le dispositif interférométrique acoustofluidique, développé pour la mesure des propriétés optomécaniques des cellules sur une base cytométrique, est décrit et caractérisé en détail dans cette thèse. L’appareil permet d’évaluer la taille, la déformabilité et l’indice de réfraction (ou une combinaison de ceux-ci) de cellules non adhérentes au moyen d’un résonateur Fabry-Perot de faible finesse et d’une manipulation acoustique. Lorsqu’une cellule focalisée par le champ acoustique (ou une autre particule de micro-taille) croise l’axe de la cavité Fabry-Perot, elle perturbe le motif de franges du résonateur, décrites par la fonction de transmission d’Airy. Une telle perturbation peut être caractérisée et analysée au moyen des paramètres ρ (rayons des franges d’interférence circulaires), pleine largeur à mi-maximum de la frange individuelle et distance entre les franges (intervalle spectrale libre). L’analyse de la perturbation permet d’évaluer les propriétés optomécaniques de la cellule. La mesure de la déformabilité des algues et descellules de levure a été réalisée pour tester les performances de l’instrument et comparée à la perturbation équivalente introduite par les billes de microgel et par des sphères de polystyrène comme témoins. L’expérience est basée sur l’analyse des images de perturbation des franges induites par les cellules. Lesimages sont acquises dans deux conditions différentes; 1) focalisation acoustique et 2) déformation induite acoustiquement. 180 profils d’intensité indépendants sont récupérés et analysés pour chaque image, permettant une analyse statistique des paramètres: distance focale cellulaire et Finesse du résonateur perturbé. Les résultats montrent un changement dans les propriétés optomécaniques des algues, de la levure et du microgel tandis que l’échantillon de polystyrène reste pratiquement inchangé, comme prévu, car le polystyrène est beaucoup plus rigide qu’une cellule et ne peut pas être déformé par le champ de pression de l’instrument. Ces résultats montrent que la technique acoustofluidique présentée ici est utile pour détecter et mesurer différentes propriétés optomécaniques qui, potentiellement, peuvent être utilisées comme biomarqueurs sans étiquette dans le diagnostic clinique
In the past years a growing demand for label-free cell analysis has emerged. This demand answers the need for cell analysis in its developing stages and, perhaps more importantly, to study cell physiological state in a simpler way than using fluorescence-based analyses. Mechanical and optical properties of cells are emerging as powerful biomarkers to discriminate cells. The cell deformation induced by acoustic pressure is measured with the Acoustofluidic Interferometric Device, developed in this Thesis, and allows for studying the cells deformability in a way similar to what is done for the analysis of the Young modulus. Deformability is an integral biomarker that summarizes cell gene expression, while the cell refractive index is related to the density of proteins in the cytoskeleton. The Acoustofluidic Interferometric Device, developed for the measurement of optomechanical cell properties on a cytometric basis, is detailed described and characterized in this thesis. The device enables the assessment of size, deformability and refractive index (or a combination of them) of non-adherent cells by means of a low finesse Fabry Perot resonator and acoustic manipulation.When an acoustically focussed cell (or another micro-sized particle) crosses the axis of the Fabry-Perot cavity it will perturb the resonator’s fringe pattern governed by the Airy’s transmission function. Such perturbation can be characterized and analyzed by means of the parameters ρ (radii of the circular interference fringes), Full Width at Half Maximum of the individual fringe and by the distance between fringes (Free Spectral Range). The analysis of the perturbation enables the assessment of the cell’s optomechanical properties. Measurement of the deformability of Algae and Yeast cells has been carried out to test the instrument’s performance and compared to the equivalent perturbation introduced by Microgel beads and Polystyrene spheres as controls. The experiment is based on the cell-induced fringe pattern perturbation images analysis. Images are acquired under two different conditions; 1) acoustic focussing and 2) acoustically induced deformation. 180 independent intensity profiles are retrieved and analyzed for each image, allowing for statistical analysis of the parameters: cell focal length and perturbed resonator Finesse. The results show a change in the optomechanical properties of the Algae, Yeast and Microgel while the Polystyrene sample remains virtually unchanged, as expected since Polystyrene is much stiffer than a cell and cannot be deformed by the pressure field of the instrument. These results show that the acoustofluidic technique presented here is useful to detect and measure different optomechanical properties which, potentially, can be used as label free biomarkers in clinical diagnosis

Le Propulseur à Effet Hall est un moteur sans grille, dans lequel un champ magnétique radial confine les électrons d'un plasma formé entre deux cylindres coaxiaux diélectriques. La chute de la conductivité électronique qui en résulte permet l'établissement d'un champ électrique axial pour extraire les ions. La relativement faible poussée (100 mN) et la forte impulsion spécifique (vitesse des ions éjectés de 20 km/s) rendent le propulseur bien adapté aux tâches de maintien sur orbite des satellites ou de petits transferts d'orbite.

L'étude porte sur la modélisation des phénomènes physiques dans le propulseur associée à une étude expérimentale, plus limitée, et destinée à valider ou compléter les modèles. La modélisation est basée sur une description des phénomènes de transport des particules (électrons, ions, neutres) en champs électrique et magnétique croisés. Un modèle développé au CPAT a été complété et utilisé pour chercher les conditions optimales de fonctionnement, en particulier l'étude de la configuration magnétique des moteurs à Effet Hall existants. De plus, nous avons développé un modèle pour étudier de nouveaux concepts de moteurs à Effet Hall, en particulier un moteur à Effet Hall à Double Etage, dans lequel on cherche à contrôler séparément la génération du plasma et l'accélération des ions.
La partie expérimentale a consisté à utiliser des techniques de diagnostics plasma (interférométrie de Fabry-Pérot) permettant de mesurer la distribution du champ électrique dans le système, résultant de la présence du plasma et des tensions appliquées aux électrodes. Les mesures ont été effectuées sur le moyen d'essai PIVOINE installé à Orléans. La confrontation systématique des résultats expérimentaux et de simulation a permis de mieux définir les possibilités et les limites du modèle et d'en améliorer ses capacités prédictives.