Academic literature on the topic 'Lasers stabilisés'

Cette thèse porte sur le développement d’un dispositif laser à 1,54 µm, triplé en fréquence et stabilisé sur une transition hyperfine de l’iode moléculaire au voisinage de 514 nm.Une partie importante de ce travail est consacrée au triplage de la fréquence d’une diode laser à 1,54 µm, en utilisant deux cristaux non linéaires de Niobate de lithium en structure guide d’onde (PPLN), fibrés. Une efficacité de conversion non linéaire P3w/Pw > 36 % a été obtenue, constituant le meilleur rendement jamais démontré pour un processus de triplage de fréquence en mode continu. Une puissance harmonique de 300 mW a été ainsi générée à 514 nm, à partir d’une puissance fondamentale de 800 mW à 1,54 µm. Le banc optique est totalement fibré, et la puissance électrique totale consommée, nécessaire pour réaliser le triplage de fréquence, n’est que de 20 W. Selon un mode opératoire spécifique, ce dispositif laser permet de fournir simultanément trois radiations intenses, stabilisées en fréquence, à 1.54 µm, 771 nm et 514 nm.Suite à ce développement, un banc de spectroscopie laser très compact a été mis en place, basé sur une courte cellule en quartz scellée, contenant une vapeur d’iode moléculaire. Une puissance optique < 10 mW dans le vert est suffisante pour détecter les transitions hyperfines de l’iode, de grand facteur de qualité au voisinage de 514 nm (Q > 2x109).Une stabilité de fréquence de 4,5 x 10-14 τ-1/2 avec un minimum de 6 x 10-15 de 50 s à 100 s a été démontrée dans le cadre de cette étude. Cette stabilité de fréquence constitue la meilleure performance jamais conférée à une source laser à 1,5 µm à l’aide d’une vapeur atomique, en utilisant une technique simple d’interrogation sub-Doppler.Cette étude a permis d’identifier les points clés permettant de mettre en place dans le futur proche, un dispositif laser stabilisé, totalement fibré, d’un volume < 10 litres.Ce développement pourrait répondre aux besoins de nombreux projets spatiaux nécessitant des liens optiques ultrastables en fréquence, inter-satellites ou bord-sol, pour la géodésie spatiale (GRICE), la mesure du champ gravitationnel terrestre (GRACE FO, NGGM), la détection d’ondes gravitationnelles (LISA), etc. …
This thesis describes the frequency stabilization of a 1.54 µm laser diode on an iodine hyperfine line at 514 nm, after a frequency tripling process.An important part of this work is dedicated to the development of the frequency tripling process of a 1.54 µm laser diode, using two periodically polled wave guided Lithium Niobate nonlinear crystals. A nonlinear conversion efficiency P3w/Pw > 36 % is obtained. This result is the best efficiency ever demonstrated for a CW frequency tripling process. 300 mW of harmonic power is generated at 514 nm from a fundamental optical power of 800 mW at 1.54 µm. The optical setup is fully fibered. The total power consumption of this frequency tripling process is 20 W only. Using a specific operation mode, this laser setup emits simultaneously three frequency-stabilized and intense radiations at 1.54 µm, 771 nm and 514 nm.Following this development, a very compact laser spectroscopy setup was built, based on a short sealed quartz cell, which contains the molecular iodine vapor. An optical power lower than 10 mW in the green is sufficient to carry out the iodine vapor interrogation, and to detect the hyperfine saturation transitions, which have a high quality factor around 514 nm (Q > 2x109).A frequency stability at the level of 4.5 x 10-14 τ-1/2 with a minimum value of 6 x 10-15 from 50 s to 100 s is demonstrated in this study. This frequency stability is the best result ever conferred to a laser diode at 1.54 µm, using in a simple way a Doppler-free iodine spectroscopy technique.This work has allowed to identify the major key components, in order to develop in the near future, a fully fibered and compact stabilized laser prototype occupying a total optical volume < 10 liters.Such a laser source could cover the needs of numerous space projects that require ultra-stable frequency optical links, inter-satellite or ground to space, for space geodesy (GRICE), Earth gravitational field measurement (GRACE-FO, NGGM), gravitational waves detection (LISA) , etc. …

Ce travail presente une nouvelle methode de generation optique de microondes obtenus par battements entre deux ondes lasers semi-conducteurs stabilises sur une reference de frequence commune et ceci sans utilisation d'un oscillateur local ni limitation en frequence au niveau de l'emission. La reference de frequence utilisee est une cavite fabry-perot a fibre birefringente. Ceci a permis d'avoir le meme support de reference de frequence pour stabiliser les deux diodes lasers. Ainsi nous avons obtenu un gain en stabilite de la frequence de battement de 7. 10#5 pour une frequence microonde de 1ghz, par rapport au cas ou on utiliserait deux interferometres independants pour stabiliser respectivement les deux diodes lasers. Le principe de reduction du bruit de frequence de laser a ete demontre de facon originale et complete en tenant compte des differentes sources de bruits limitatives (intensite, electronique, photodetecteur). Le taux de reduction du bruit fm est de l'ordre 10#4 pour les frequences de bruit inferieures a 200hz. La stabilite relative en frequence obtenue pour chaque diode laser par rapport au fabry-perot est meilleure que 2. 10#-#1#2 pour des temps d'integration superieurs a 0,1s. Des signaux microondes jusqu'a 9ghz ont ete obtenus. Le niveau de puissance microonde de -40dbm obtenu pour une puissance optique de 0dbm pourra etre ameliore grace a une adaptation d'impedance de la photodiode rapide. La stabilite relative en frequence du signal microonde ainsi genere est sensiblement egale a celle du chemin optique de la cavite fabry-perot. Pour mener a bien ce projet des bancs de mesures du spectre optique ont ete necessaires. Ce sont en particulier, un spectrometre a reseau permettant la mesure de l'ecart en frequence entre les deux diodes lasers (resolution 3ghz) et un mesureur de largeurs spectrales par autocorrelation du champ (self-homodynage) de resolution 50khz pour 4km de fibre a retard.

Ce memoire constitue une etude experimentale en tube a choc de l'instabilite de richtmyer-meshkov. Une methode d'absorption laser multi-directionnelle a ete entreprise, pour determiner des parametres thermodynamiques. La technique d'adsorption laser a ete developpee pour determiner simultanement la concentration et la temperature d'un melange gazeux issu de l'instabilite de r-m. Les experiences ont ete realisees dans un tube a choc a double diaphragme. La chambre d'essais de section carree a une longueur de 136 cm. Les gaz utilises sont le dioxyde de carbone et l'argon ou l'helium. Le co de carbone est utilise pour ses proprietes spectroscopiques et l'ar ou l'he car ils n'absorbent pas dans le domaine infrarouge. Les deux gaz sont separes initialement par une fine membrane de 1. 5 m. Les couples de gaz testes, co /ar et co /he permettent d'etudier l'influence de la difference entre la densite initiale des deux gaz. Les profils moyens de temperature et de densite obtenus au sein de plusieurs zones de la section de la chambre d'essais, permettent d'obtenir des informations sur la couche limite parietale et l'influence des coins du tube a choc. Les resultats obtenus constituent aussi une base de donnees pour les codes numeriques regissant l'instabilite de r-m. L'influence des parois, difficile a mettre en evidence a partir des techniques schlieren, est clairement apparente a l'aide de l'absorption laser multi-directionnelle. Ainsi, l'epaisseur du melange mesuree a l'abscisse de la mesure est corrigee d'un facteur proche de 0. 5