Dissertations / Theses: 'Propagation Optique'

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Gros, Esther. "Propagation optique guidée dans les cristaux liquides ferroélectriques : fonctions optiques pour les télécommunications /." Paris : École nationale supérieure des télécommunications, 2000. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb371128770.

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Gros, Esther. "Propagation optique guidée dans les cristaux liquides ferroélectriques - fonctions optiques pour les télécommunications." Paris, ENST, 1999. http://www.theses.fr/1999ENST0034.

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Abstract:

Les cristaux liquides en mésophases smectiques chirales confinées présentent des propriétés extrêmement intéressantes pour la réalisation de modulateurs de lumière rapides utilises pour le traitement optique de l'information, et les telecommunications optiques, etc. Le cristal liquide, constitue de molécules organiques assemblées en couches, est un matériau fortement anisotrope. Ce dernier, confine entre deux substrats conducteurs, voit l'orientation de son axe optique modifie par la simple application d'un champ électrique. Ces matériaux sont traditionnellement utilises pour travailler en configuration spatiale (modulation spatiale de lumière). Cependant, le cristal liquide confine peut également servir de guide optique, le confinement de la lumière étant assure par l'indice plus élevé du cristal liquide vis à vis du substrat. D'autre part, la modification d'indice (n 0. 1 0. 2) lors de la rotation de l'axe optique permet l'implantation de certaines fonctions optiques, telles que la modification de la longueur de couplage entre deux guides, la création de guides induits par un champ électrique, la création d'optiques planaires diffractives ou réfractives, etc. Ce dernier type d'approche est le plus intéressant car il conduit à des fonctions optiques très intègres, robustes et réalisables à bas cout. Durant cette thèse un modèle théorique du comportement des guides anisotropes a été établi et une approche technologique innovante a été développée pour fabriquer ces guides. La principale application envisagée est la commutation nn et 1n pour les systèmes de telecommunications optiques.

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Védrenne, Nicolas. "Propagation optique et correction en forte turbulence." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4085.

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Abstract:

L’optique adaptative multi-conjuguée (OAMC) a été proposée en astronomie pour augmenter le champ de correction de l’optique adaptative. En imagerie terrestre, les effets de la turbulence atmosphérique sont plus importants : le champ de correction est encore plus faible et les effets diffractifs de la propagation ne peuvent être négligés. L’objectif de cette thèse est de déterminer les performances et les limites de l’OAMC lorsque les effets de la propagation sont pris en compte. Pour cette étude, nous nous sommes placés dans une configuration idéale où les effets de la turbulence sont simulés par deux couches parfaitement conjuguées avec deux miroirs déformables. Nous avons montré que l’OAMC pourrait permettre d’apporter une correction satisfaisante même dans les cas de très fortes perturbations. La limitation ultime de la correction est due à la troncature de la pupille qui provoque en particulier des fluctuations d’intensité dans le plan image de la pupille. Nous avons proposé un modèle de réponse impulsionnelle prenant en compte ces effets. Nous avons montré que ces fluctuations représentent un problème majeur pour la mise en œuvre d’une OAMC en perturbant la mesure de front d’onde. Parallèlement, en se plaçant dans le cadre des faibles perturbations, nous avons évalué analytiquement les corrélations des mesures de l’analyseur de Shack-Hartmann (pentes et intensités) en fonction du profil de Cn2. Nous avons utilisé ce formalisme pour étudier l’erreur d’anisoplanétisme sur les mesures de front d’onde par Shack-Hartmann avec un objet étendu. Nous avons ensuite montré qu’il était possible de l’appliquer à la détermination du profil de Cn2 par inversion des mesures
Multi-conjugate Adaptive Optics (MCAO) has been suggested in astronomy to increase the correction field of adaptive optics. The effects of atmospheric turbulence are stronger in case of near to ground observations: the correction field is smaller and diffractive effects of the propagation can no longer be neglected. The main purpose of this work is to study MCAO performances and limitations when the diffractive effects of the propagation are taken into account. We have considered an ideal configuration of two layers and two exactly conjugated dynamical mirrors. We show that MCAO may provide a good correction even if perturbations are strong. We observe that the limitation to a perfect correction comes from pupil truncation effects. They cause intensity fluctuations in the conjugated plane of the pupil. We propose a model of the point spread function which takes into account those effects. Concerning intensity fluctuations, we demonstrate that they can strongly affect wavefront measurement and therefore jeopardise MCAO systems operation. Finally, in the framework of the small perturbations approximation, we have expressed analytically the correlations between Shack-Hartmann data (slopes and intensities) as functions of the Cn² profile. This formalism is used to study anisoplanatism effects on wavefront measurement with a Shack-Hartmann operating on extended sources. We also demonstrate that it can be used to recover the Cn² profile by data inversion

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Walczak, Pierre. "Propagation non linéaire d’ondes partiellement cohérentes dans les fibres optiques." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10003/document.

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Abstract:

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit concernent la propagation non linéaire d’ondes partiellement cohérentes dans des fibres optiques. En particulier, nous focalisons notre attention sur le cas où le système d’ondes aléatoires est bien décrit par l’équation intégrable de Schrödinger non linéaire. Nous étudions expérimentalement et numériquement l’évolution de la statistique des fluctuations d’intensité en fonction des paramètres fondamentaux tels que le régime de dispersion. Afin de mesurer la statistique de puissances optiques fluctuant avec des échelles de temps de l’ordre de la picoseconde, nous avons développé un dispositif d’échantillonnage optique asynchrone. Nos expériences montrent que la propagation non linéaire influence nettement la statistique du système d’ondes aléatoires qui s’éloigne fortement de la distribution normale. La probabilité des évènements de grandes amplitudes augmente fortement en régime focalisant et diminue fortement en régime défocalisant. Nos simulations de l’équation de Schrödinger non linéaire à une dimension reproduisent quantitativement nos résultats et révèlent l’apparition de structures cohérentes au sein des fluctuations aléatoires. En particulier, en dispersion anormale, il est possible d’identifier des structures voisines de solutions de l’équation modèle utilisée tels que les solitons sur fond continu aujourd’hui considérés comme prototypes d’ondes scélérates. Nos travaux concernent principalement des phénomènes non linéaires stochastiques dans un système proche de l’intégrabilité et contribuent donc à l’étude expérimentale de la turbulence intégrable
This thesis deals with nonlinear propagation of partially coherent waves in optical fibers. We focus our attention on systems of random waves that are well described by the integrable one dimensional nonlinear Schrödinger equation. We study both experimentally and numerically the statistical evolution of power fluctuations of random waves both in normal and in anomalous dispersion regimes. In order to measure statistics of the power fluctuations of partially coherent optical waves with typical time scales in the range of picosecond, we have performed an asynchronous optical sampling method. Our experiments show that nonlinear propagation strongly influences the statistics of wave systems by producing deviations from the normal distribution. The probability of occurrence of extreme events is significantly enhanced in the focusing regime whereas it is strongly reduced in the defocucing regime. Our numerical simulations of the one-dimensional nonlinear Schrödinger equation reproduce experimental results in a quantitative way. Moreover, our results provide evidence of the emergence of coherent structures embedded in the random fluctuations. In the focusing regime, we observe coherent structures similar to solitons on finite background that are now considered as prototypes of rogue waves. From our work about nonlinear propagation of random waves in systems described by nearly-integrable equations, we hope to contribute to the development of the field of integrable turbulence

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Schwartz, Noah. "Précompensation des effets de la turbulence par optique adaptative : application aux liaisons optiques en espace libre." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00771276.

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Abstract:

En propagation endo-atmosphérique et sur des longues distances (supérieure à quelques kilomètres), les effets de la turbulence atmosphérique sont importants pour les liaisons de télécommunication optique en espace libre (LOA). Le champ de l'onde subit des perturbations de phase qui modulent l'intensité reçue par le récepteur, dans des proportions pouvant être rédhibitoires pour la fiabilité de la liaison. La pré-compensation du champ émis à l'aide d'une optique adaptative (OA) a été proposée afin de limiter cet effet et de permettre d'augmenter la distance de propagation ainsi que le débit des LOA. L'objectif de cette thèse est d'évaluer les performances et les limites, en termes d'efficacité vis-à-vis des LOA, des différentes méthodes de corrections par OA et d'étudier la possibilité de concepts plus efficaces. Nous avons montré qu'une approche itérative de correction de phase et d'amplitude - qualifiée de correction optimale - permet d'atteindre des performances excellentes, la meilleure parmi les approches proposées jusque-là. L'étude de cette approche théorique, nous a permis de fixer les limites de l'apport d'un système d'OA et de montrer que la correction a encore un intérêt largement au-delà de la limite des faibles perturbations. Dans le régime de fortes turbulences, nous montrons les limites des approches classiques - OA par mesure de front d'onde (ASO), par modulation de phase ou itérative de phase (qualifiée de sous-optimale) - notamment à cause de la scintillation, des enroulements de phase et de la présence de bruit de mesure. Nous avons quantifié la baisse de leurs performances vis-à-vis de la correction optimale et proposé une solution permettant de s'affranchir des effets de la scintillation sur la mesure de front d'onde. Nous avons finalement proposé un dispositif pour la pré-compensation de phase et d'amplitude et plus particulièrement de la mesure et de la commande qui devrait permettre de mettre en œuvre la correction optimale.

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Camboulives, Adrien-Richard. "Compensation des effets de la turbulence atmosphérique sur un lien optique montant sol-satellite géostationnaire : impact sur l'architecture du terminal sol." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS564/document.

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Abstract:

Un lien optique basé sur un multiplex de longueurs d'onde autour de 1,55μm est une alternative intéressante pour pallier la saturation des bandes radio-fréquences classiquement utilisées et pour répondre aux besoins de liens haut débit par satellite géostationnaire de la prochaine génération de télécommunication. Compte-tenu de la puissance limitée des lasers envisagés, la divergence du faisceau doit être considérablement réduite. Par conséquent, le pointage du faisceau devient un paramètre critique. Au cours de sa propagation entre la station sol et un satellite géostationnaire, le faisceau optique est dévié et éventuellement déformé par la turbulence atmosphérique. Cela induit de fortes fluctuations du signal de télécommunication détecté, réduisant le débit disponible. Un miroir de basculement est utilisé pour pré-compenser la déviation mesurée à partir d'un faisceau provenant du satellite. Du fait de l'angle de pointage en avant entre la liaison descendante et la liaison montante, les effets de turbulence subis par les deux faisceaux sont légèrement différents, ce qui induit une erreur dans la correction.Le critère de performance de la liaison est l’intensité minimale détectable 95% du temps. Un modèle rapide, nommé WPLOT, prenant en compte les erreurs de pointage et leur évolution temporelle, est proposé pour évaluer cette intensité minimale en fonction des paramètres de la station sol et de la qualité de la correction. Les résultats obtenus avec ce modèle sont comparés avec ceux obtenus par un modèle physique mais plus couteux en temps de calcul ; le code TURANDOT. Grâce à ce modèle, une étude de sensibilité a été réalisée et a permis de proposer un dimensionnement de la station sol. Ce modèle permet également de générer des séries temporelles afin d’optimiser les codes de correction d’erreur et optimiser le débit (1Terabit/s d'ici 2025)
An optical link based on a multiplex of wavelengths at 1.55µm is foreseen to be a valuable alternative to the conventional radio-frequencies for the feeder link of the next-generation of high throughput geostationary satellite. Considering the limited power of lasers envisioned for feeder links, the beam divergence has to be dramatically reduced. Consequently, the beam pointing becomes a key issue. During its propagation between the ground station and a geostationary satellite, the optical beam is deflected and possibly distorted by atmospheric turbulence. It induces strong fluctuations of the detected telecom signal, thus reducing the capacity. A steering mirror using a measurement from a beam coming from the satellite is used to pre-compensate the deflection. Because of the point-ahead angle between the downlink and the uplink, the turbulence effects experienced by both beams are slightly different, inducing an error in the correction. The performance criteria is the minimum detectable irradiance 95% of the time. A fast model, named WPLOT, taking into account pointing errors and their temporal evolution, is proposed to evaluate the minimum irradiance as a function of the ground station parameters and quality of the correction. The model’s results are compared to those obtained with a more physical but requiring more computation power: TURANDOT. A sensitivity study has been realized and led to a sizing of a ground station. The model also enables the generation of time series in order to optimize the forward error correction codes in order to be compliant with the targeted capacity (1Terabit/s by 2025)

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Carlotti, Xavier. "Étude mathématique et numérique de modèles de propagation en optique non linéaire." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066294.

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Abstract:

Dans une 1ere étude, on considère la propagation d'impulsions lumineuses courtes et intenses dans une fibre optique monomode et l'on démontre que la distorsion d'un signal de puissance donnée est rendue minimale par un choix adéquat de la longueur d'onde de la porteuse. Une seconde étude concerne la génération impulsionnelle de seconde harmonique dans un milieu ne présentant pas de centre d'inversion: on évalue le taux de conversion de l'onde fondamentale incidente en fonction des paramètres définissant le milieu.

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Blary, Flavien. "Caractérisation et modélisation de la turbulence optique en espace confiné." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4131/document.

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Abstract:

La turbulence optique et son impact sur les images obtenues à partir d'instruments de mesure est un phénomène connu dans le domaine de l'astronomie. Des modèles issus de la théorie de Kolmogorov, développée pour une turbulence dynamique, ainsi que des méthodes de correction, telles que l'optique adaptative, existent pour l'analyse et la compensation des effets de cette turbulence optique. L'analyse de cette dernière dans les milieux confinés est cependant plus limitée. Les sources susceptibles de générer une turbulence optique dans ces espaces sont pourtant multiples et peuvent avoir un impact non négligeable sur les mesures des instruments installés à proximité. Ce mémoire constitue une première approche de la caractérisation de la turbulence optique dans un espace confiné. Après l'introduction des phénomènes étudiés et des outils mathématiques employés, ce mémoire présente les résultats issus d'analyses de coupoles de télescopes et de caractérisations de salles blanches employées par l'entreprise Thales Alenia Space pour l'intégration et le test d'instruments optiques. Ces résultats sont obtenus avec l'instrument INTENSE, développé durant la thèse pour la caractérisation de la turbulence optique locale via la mesure des fluctuations des angles d'arrivée de multiples faisceaux lasers. En prévision de futurs améliorations de l'analyse de la turbulence en espace confiné, un chapitre du mémoire est dédié aux travaux réalisés sur une méthode d'extraction du profil de l'énergie de la turbulence et à son application sur l'instrument INTENSE. Les conclusions et les perspectives des travaux réalisés pendant la thèse sont présentées à la fin du mémoire
Optical turbulence and its impact on measured images is a well-known phenomenon in astronomy. Models based on the Kolmogorov theory, elaborated for a dynamical turbulence description, and methods, such as Adaptive Optics, were both developed so as to understand and correct the degradations caused by this turbulence. Analysis of the same phenomenon in indoor situation was however less investigated. The local air volume is nonetheless prone to optical perturbations sources which could have non negligible impacts on the measurements of instruments installed at proximity. This document introduces a first approach of indoor optical turbulence characterization. After the introduction of the studied phenomenon and the mathematical tools employed, this thesis present optical turbulence characterizations inside Thales Alenia Space clean rooms used for optical instrument integration and testing. Analyses inside telescope domes are also shown in this document. All the results were obtained using the INTENSE instrument which was developed during the thesis for optical turbulence characterizations using angle of arrival fluctuations of laser beams. In anticipation for future ameliorations of optical turbulence analysis methods, a chapter of this thesis is dedicated to the work made on a turbulence energy profile extraction and its application on the INTENSE instrument. Conclusions and perspectives of the work made during this thesis are presented at the end of the document

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Sudrie, Lionel. "Propagation non-linéaire des impulsions laser femtosecondes dans la silice." Paris 11, 2002. https://hal-ensta.archives-ouvertes.fr/tel-01188199.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est l'étude de la propagation des impulsions laser femtosecondes dans les solides transparents. La courte durée de ces impulsions (quelques 10-̂15 à quelques 10-̂13 s) fournit de hautes intensités lumineuses pour des énergies modestes. Lorsqu'elles traversent un milieu transparent, ces fortes intensités laser induisent des non-linéarités importantes qui affectent la propagation de l'impulsion. Ces non-linéarités peuvent conduire à une propagation auto-guidée des impulsions laser avec de hautes intensités sur de longues distances. Cette propagation est appelée filamentation laser. En focalisant des impulsions de 2 mJ, 160 fs et de longueur d'onde centrale 800 nm, j'ai formé une filamentation laser dans un échantillon de silice de 2 cm. L'étude expérimentale de cette propagation non-linéaire est la première caractérisation précise et complète d'un filament dans un milieu solide transparent. La comparaison des résultats expérimentaux à ceux d'un code numérique a permis de montrer que la filamentation laser peut avoir lieu dans les milieux solides de la même manière que dans les gaz. L'équilibre entre l'autofocalisation par effet Kerr et la défocalisation par le plasma est l'origine de la filamentation. La défocalisation limite l'intensité laser et évite l'endommagement de l'échantillon. Cette étroite relation entre propagation et endommagement m'a amené à considérer la propagation d'impulsions plus fortement focalisées à l'intérieur de la silice. Ce type de propagation conduit à des densités électroniques élevées qui induisent des dommages irréversibles. Le parallèle entre les résultats numériques et expérimentaux permet de préciser les conditions d'apparition des dommages tout en donnant des quantités physiques inaccessibles expérimentalement. J'ai aussi observé dans la silice un nouveau type de modifications avec une forte biréfringence. Comme application j'ai fabriqué des éléments optiques comme des guides d'onde et des réseaux de diffraction
The subject of this thesis is the study of the propagation of femtosecond laser pulses in transparent solids. The short duration of these pulses (a few 10^-15 to a few 10^-13 s) supplies high light intensities with modest energies. When they traverse a transparent medium, theses strong laser intensities induce important nonlinearities which affect the pulse propagation. These nonlinearities can lead to a self-guided propagation with high intensities on long distances. This propagation is called laser filamentation. By focusing pulse of 2 mJ, 160 fs and with 800 nm as central wavelength, I have induced a laser filamentation in a 2 cm thick fused silica sample. The experimental study of this nonlinear propagation is the first precise and complete characterization of a filament in a transparent solid medium. Comparison between experimental and numerical results given by numerical code permits to show that laser filamentation can take place in solid, media in the same way as in gases. Equilibrium between self-focusing due to Kerr effect and defocusing by the plasma is the origin of filamentation. Defocusing limits the laser intensity and avoids sample damaging. This close relation between propagation and damaging led me to consider more strongly focused pulses propagation inside fused silica. This type of propagation leads to high electronic densities that induce irreversible damages. Comparison between numerical and experimental results permits to precise the conditions for damages appearance while giving experimentally inaccessible physical quantities. I have also observed in fused silica a new type of modifications with a strong birefringence. As an application I have made optical elements like waveguides and diffraction gratings

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Pérennou, André. "Validation expérimentale des caractéristiques de la détection cohérente en milieu marin : évaluation interférometrique de la cohérence spatiale en milieu diffusant et l'interface air-mer." Brest, 1994. http://www.theses.fr/1994BRES2023.

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Abstract:

L'etude realisee concerne l'analyse experimentale de la propagation d'une onde optique coherente dans le milieu marin et au travers de l'interface air-mer. Nous avons utilise deux methodes interferometriques pour determiner les degradations subies par l'onde optique. Tout d'abord, nous presentons une analyse des degradations subies par une onde lumineuse se propageant dans un milieu aqueux diffusant. Le module du degre de coherence spatiale sur la section du faisceau est alors determine par deux methodes: l'experience d'young qui permet de prendre en compte la correlation existant entre deux points proches sur le faisceau et l'experience de mach-zehnder qui permet une evaluation plus fine de la coherence spatiale sur la totalite de l'aire du faisceau. Ces deux methodes montrent que meme dans le cas de fortes diffusions (c jusqu'a 1,5 m#-#1) la detection coherente reste possible. Par la suite, nous avons evalue les variations de phase sur le front de l'onde optique apres double traversee du dioptre perturbe forme par l'interface air-mer. Nous utilisons une methode experimentale basee sur l'interferometre de michelson associe a la transformation de fourier. L'elargissement du spectre spatial de fourier obtenu a partir des interferogrammes peut etre utilise pour montrer quelques effets statistiques et pour evaluer les distributions d'energies dans le plan de detection

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Carlotti, Xavier. "Etude mathématique et numérique de modèles de propagation en optique non linéaire." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37603624r.

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Zhang, Boyu. "Propagation des parois de domaines combinant courant polarisé et commutation toute optique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS096/document.

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Abstract:

Depuis la première observation de désaimantation ultra-rapide dans des films de Ni soumis à une excitation laser pulsée, on a assisté à un grand intérêt de comprendre l'interaction entre les impulsions laser ultra-courtes et l'aimantation. Ces études ont conduit à la découverte de la commutation toute optique de l'aimantation dans un alliage de film ferrimagnétique en utilisant des impulsions laser femtosecondes. La commutation toute optique permet un renversement de l’aimantation d’un matériau magnétique sans champ magnétique externe. La direction de l'aimantation résultante est donnée par la polarisation circulaire droite ou gauche de la lumière. La manipulation de l'aimantation par un faisceau laser a longtemps été limité à un seul type de matériau, mais ce mécanisme s'est avéré être un phénomène plus général qui s’applique à une grande variété de matériaux ferromagnétiques, y compris des alliages, des empilements et des hétérostructures, ainsi que des hétérostructures ferrimagnétiques synthétiques de terres-rares. Récemment, nous avons observé le même phénomène dans des films ferromagnétiques simples, ouvrant ainsi la voie à une intégration de l'écriture toute optique dans les dispositifs spintroniques. De plus, dans des matériaux de type [Co/Pt] ou [Co/Ni] avec une polarisation de spin élevée et une anisotropie magnétique perpendiculaire contrôlable, un mouvement de parois de domaines induit par un courant polarisé peut être observé dans des pistes magnétiques (couple spin-orbite ou couple de transfert de spin), ce qui présente un grand intérêt pour des applications spintroniques basse consommation et de densité élevée, telles que le concept de mémoire racetrack et la logique magnétique. Cependant, la densité de courant requise pour le mouvement des parois de domaines est encore trop élevée pour permettre la réalisation de dispositifs à faible puissance. Dans ce contexte innovant, la recherche effectuée dans le cadre de ma thèse s’est concentrée sur la manipulation de parois de domaines dans les pistes fabriquées à partir de films minces à forte anisotropie magnétique perpendiculaire en combinant à la fois les effets du courant polarisé et ceux de la commutation toute optique. Différents films minces ont été explorés afin d'étudier les effets combinés optiques dépendant de l'hélicité et des couples spin-orbite ou de transfert de spin sur le mouvement des parois de domaines. Nous avons montré que les parois de domaine peuvent rester piégées sous une hélicité circulaire du laser et dépiégées par une hélicité circulaire opposée, et la densité de courant polarisé seuil peut être considérablement réduite en utilisant un laser femtoseconde. Nos résultats sont prometteurs pour le développement de nouveaux dispositifs photoniques-spintroniques de faible puissance
Since the first observation of ultrafast demagnetization in Ni films arising from a pulsed laser excitation, there has been a strong interest in understanding the interaction between ultrashort laser pulses and magnetization. These studies have led to the discovery of all-optical switching (AOS) of magnetization in a ferrimagnetic film alloy of GdFeCo using femtosecond laser pulses. All-optical switching enables an energy-efficient magnetization reversal of the magnetic material with no external magnetic field, where the direction of the resulting magnetization is given by the right or left circular polarization of the light. The manipulation of magnetization through laser beam has long been restricted to one material, though it turned out to be a more general phenomenon for a variety of ferromagnetic materials, including alloys, multilayers and heterostructures, as well as rare earth free synthetic ferrimagnetic heterostructures. Recently, we have observed the same phenomenon in single ferromagnetic films, thus paving the way for an integration of all-optical writing in spintronic devices. Moreover, in similar materials, like [Co/Pt] or [Co/Ni] with high spin polarization and tunable perpendicular magnetic anisotropy (PMA), efficient current-induced domain wall (DW) motion can be observed in magnetic wires, where spin-orbit torque (SOT) or spin transfer torque (STT) provides a powerful means of manipulating domain walls, which is of great interest for several spintronic applications, such as high-density racetrack memory and magnetic domain wall logic. However, the current density required for domain wall motion is still too high to realize low power devices. This is within this very innovative context that my Ph.D. research has focused on domain wall manipulation in magnetic wires made out of thin film with strong perpendicular magnetic anisotropy combining both spin-polarized current and all-optical switching. Different material structures have been explored, in order to investigate the combined effects of helicity-dependent optical effect and spin-orbit torque or spin transfer torque on domain wall motion in magnetic wires based on these structures. We show that domain wall can remain pinned under one laser circular helicity while depinned by the opposite circular helicity, and the threshold current density can be greatly reduced by using femtosecond laser pulses. Our findings provide novel insights towards the development of low power spintronic-photonic devices

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Neveu, Pascal. "Propagation de lumière dans l'hélium métastable : stockage, amplification, fluctuations et bruit quantique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN044/document.

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Abstract:

Un état quantique de lumière est caractérisé par la statistique de son nombre de photons. Lorsque qu'un champ électromagnétique se propage dans un milieu, ses statistiques peuvent être modifiées, notamment en présence de phénomènes cohérents. Cette thèse s'intéresse expérimentalement et théoriquement à la propagation d'états quantiques de lumière dans une vapeur d'hélium métastable à température ambiante. Dans un premier temps, on étudie la propagation de lumière en présence d'oscillations cohérentes de populations ultrafines et montre qu'elles permettent de stocker efficacement une quadrature spécifique d'un champ lumineux. Néanmoins, ce protocole ne permet pas de stocker les deux quadratures d'un mode du champ électromagnétique, et les conditions de propagation dans le milieu dégradent leurs propriétés statistiques, empêchant son utilisation pour des applications quantiques. Ce travail montre ensuite qu'il est possible de générer des états comprimés à deux modes dans ce même système, par mélange à 4 ondes. Les états fortement comprimés (9 dB) peuvent être générés en exploitant les fortes non-linéarités induites par piégeage cohérent de population via une transition optique, ainsi que par la proximité d'une autre transition optique voisine. Enfin, une dernière partie s'intéresse au transfert de bruit par effet Faraday entre les fluctuations de spin atomique du milieu et les fluctuations de polarisation d'un champ lumineux. L'étude de ces fluctuations par spectroscopie de bruit de spin a mis en évidence des comportements originaux qui pourraient par la suite être utilisés dans d'autres milieux
A quantum state of light is characterized by its statistics of number of photons. These statistics can change in the presence of coherent phenomena. This PhD focuses both experimentally and theoretically on the propagation of quantum states within a room temperature vapor of metastable helium. First, we show that ultranarrow coherent population oscillations allow to efficiently store a specific quadrature of a light wave. Nevertheless, this protocol cannot be use to store the two quadratures of a light field. Indeed, the propagation conditions deteriorates its statistical properties, forbidding its use for quantum application. Secondly, we show that it is possible to generate twomode squeezed states of light in that system. High amplification can be achieved (9 dB), exploiting the strong nonlinearities enabled by coherent population trapping of a transition, and because of the energy level structure. Finally, we study atomic spin noise transfer to light polarization noise via Faraday effect. These fluctuations, probed by spin noise spectroscopy, show original behaviors that may be useful in another systems

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Passier, R. "Propagation de vortex optiques en milieu photoréfractif: application à la génération de guides optiques." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00400383.

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Abstract:

Ce manuscrit porte sur la génération, la mise en forme et la manipulation de vortex optiques, c'est à dire de faisceaux laser porteurs de singularités de phase les dotant d'un moment orbital angulaire. Nous les utilisons pour photoinduire des guides optiques dans des matériaux photoréfractifs tels que le niobate de lithium tout en s'attachant à la compréhension physique des interactions vortex/milieu photoréfractif. La mise en forme et la manipulation de vortex optiques s'inscrit ici dans la perspective de réalisation de systèmes guidants dans des matériaux massifs. Liés aux nouvelles technologies, ils pourraient permettre de traiter l'information via de nouveaux composants d'interconnections. Notre solution est basée sur le principe des solitons optiques spatiaux, faisceaux invariants en propagation qui peuvent être obtenus via une interaction non linéaire appropriée. Les solitons spatiaux photoréfractifs sont associés à une modification de l'indice de réfraction du matériau par effet Pockels qui induit un guide optique au sein du matériau ayant le même profil que le soliton. Nous utilisons ici un matériau qui a fait ses preuves dans le domaine de l'optoélectronique, le niobate de lithium (LiNbO3).

Nous présentons d'abord les notions de base relatives aux solitons et les différents moyens permettant de les obtenir. Les vortex optiques et leurs applications sont également introduits. Plus précisément, le formalisme mathématique définissant les vortex et les méthodes pour les obtenir sont décrits. D'autre part, les différents mécanismes physiques intervenant dans la formation de solitons spatiaux dans les matériaux photoréfractifs sont détaillés. Un nouveau modèle numérique intégrant des variables auparavant négligées est proposé pour une meilleure compréhension du comportement du vortex dans le niobate de lithium dopé fer que les modèles numériques utilisés jusqu'alors. Nous mettons ensuite en évidence le bon accord entre ce nouveau modèle numérique et l'observation expérimentale de l'influence de l'anisotropie du cristal sur la propagation d'un vortex en milieu photoréfractif-photovoltaïque en fonction de paramètres tels que le moment orbital du vortex et les directions de propagation et de polarisation par rapport aux axes cristallographiques du LiNbO3. Enfin, les résultats obtenus dans le chapitre précédent sont mis à profit pour définir les conditions expérimentales optimales permettant d'obtenir un quasi-soliton noir en deux dimensions induisant une structure capable de guider et confiner la lumière dans le matériau. De plus les premiers résultats expérimentaux de structures guidantes plus complexes induites optiquement avec des vortex de charges multiples sont présentés.
Le nouveau modèle numérique développé dans le cadre de cette thèse peut-être utilisé afin d'étudier de façon plus approfondie la dynamique des mécanismes de dislocation de vortex optiques lié à la présence de singularités de phases multiples.

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LEMOINE, VINCENT. "Proprietes optiques des polymeres en propagation guidee. Application a la modulation electro-optique et a la generation de second harmonique." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066149.

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Abstract:

Ce memoire presente les resultats des etudes que nous avons menees sur les proprietes optiques non lineaires des polymeres et sur leur possible utilisation comme materiaux actifs dans des dispositifs optiques integres. Apres une presentation generale des polymeres pour l'optique non lineaire integree, nous decrivons les deux methodes de confinement bidimensionnel que nous avons developpees. Nous avons fabrique des guides monomodes, presentant de faibles pertes, dans la gamme spectrale visible proche infrarouge. La realisation de dispositif actifs utilisant l'effet electro-optique lineaire est probablement un des domaines d'application les plus prometteurs des polymeres optiquement non lineaires. Nous presentons la realisation d'un modulateur d'amplitude fonctionnant a 1. 32 m. Des tensions de commande caracteristique de 20 v. Cm ont ete mesurees. Pour obtenir une large bande passante en frequence (>1 ghz), nous avons fabrique des electrodes a ondes progressives concues suivant le principe de la ligne micro-ruban. Des resultats preliminaires ont montre que l'efficacite de modulation etait constante pour des frequences comprises entre le continu et 500 mhz. La generation de second harmonique constitue egalement un domaine d'application interessant pour ces polymeres. Leur souplesse de mise en uvre est illustree par la possibilite de realiser des structures presentant une condition d'accord de phase, d'une part, en modulant de facon periodique le coefficient non lineaire du polymere, et d'autre part, en compensant la dispersion des indices de refraction par la dispersion modale de la structure guidante. Nous avons obtenu des rendements de generation de second harmonique de 4. 7 10##3%/w/cm. Enfin, nous avons etudie les facteurs pouvant limiter l'efficacite de generation de second harmonique dans des guides fabriques avec des polymeres

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Nguyen, Thanh Nam. "Étude de composants optiques à base de fibres optiques non-linéaires." Rennes 1, 2008. http://www.theses.fr/2008REN1E003.

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Abstract:

Ce travail de thèse examine la possibilité d’utiliser des fibres microstructurées en verre de silice (FMS) et en verre de chalcogénure (FMC) pour des applications de régénération tout-optique à 40 Gbit/s. Les résultats originaux obtenus se situent sur les trois plans suivants : Premièrement, ce travail passe en revue plusieurs méthodes de résolution de l’équation non-linéaire de Schrödinger (ENLS) connues sous le nom de méthodes split-step Fourier (SSF) afin de modéliser la propagation non-linéaire dans une fibre optique. Pour trois de ces méthodes, des modifications de l’algorithme permettant d’augmenter l’efficacité de la méthode sont proposées. Ce travail présente également une nouvelle méthode SSF permettant de résoudre l’ENLS avec une précision choisie. Deuxièmement, ce travail présente, pour la première fois, les caractérisations optiques de fibres FMC et leur fort potentiel pour des applications non-linéaires. Des caractérisations de fibres FMS présentant notamment un gain Raman record sont également présentées. Une nouvelle méthode pour mesurer simultanément la dispersion et le coefficient non-linéaire de fibres, basée sur l’effet de compression soliton, est proposée. Enfin, ce travail propose un abaque pour le dimensionnement du régénérateur à 40 Gbit/s et étudie le rôle du pré-filtrage et le mécanisme de gigue temporelle introduite par le régénérateur. Ce travail propose également une nouvelle architecture de régénérateur à 40 Gbit/s afin d’éliminer des effets indésirable dans ce type du régénérateur tels que l’effet Brillouin et du mélange à quatre ondes intracanal. Son efficacité est démontrée au cours d’une expérience de régénération en boucle à recirculation
This work deals with the possibility of using silica holey fibres (SHF) and chalcogenide holey fibres (CHF) for applications in all-optical regeneration at 40 Gbit/s. The original results obtained during this work are arranged in three parts. Firstly, this work reviews several methods, known as the split-step Fourier (SSF) methods, to solve the non-linear Schrödinger equation (NLSE) in order to simulate nonlinear propagation in optical fibres. For three of these methods, modifications in their algorithms to increase their efficiency have been proposed. This work also presents a new SSF method which can solve the NLSE with a given accuracy. Secondly, this work presents, for the first time, the optical characterizations of CHF fibres and their strong potential for non-linear applications. The optical characterizations of SHF fibres, especially with a strong Raman gain, are also presented. A novel method, based on the effect of soliton compression, to measure simultaneously the dispersion and the nonlinear coefficient in an optical fibre, is also proposed. . Lastly, this work proposes an abacus for the dimensioning of the regenerator at 40 Gbit/s. It points out the role of pre-filtering and studies the mechanism of power-dependent-induced jitter introduced by the regenerator. This work proposes also a new architecture of regenerator at 40 Gbit/s, based on the use of a compressor which exploits self-phase modulation, to eliminate some undesirable effects such as Brillouin scattering and intra-channel four-wave mixing. The efficiency of the architecture is shown experimentally within a recirculating loop

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Szwaj, Christophe. "Propagation d'ondes dans le spectre d'un laser multimode." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10136.

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Nous montrons dans ce travail, qu'un laser multimode peut se comporter comme une chaîne d'oscillateurs couples, chaque oscillateur étant associe a un mode longitudinal. Cette situation se présente lorsque la largeur homogène est faible devant la largeur inhomogène, comme c'est le cas pour les lasers a verre dope. Ce type de système peut alors se comporter comme un milieu de propagation dont la variable d'espace est l'indice du mode longitudinal i. Cette approche permet d'identifier ce type de laser a une classe de systèmes dynamiques (les systèmes localement couples), et par conséquent de bénéficier de puissants outils pour interpréter les résultats expérimentaux et numériques. Pour valider cette approche en régime linéaire, nous avons montre expérimentalement et numériquement que des ondes pouvaient se propager dans le spectre du laser. Les résultats obtenus peuvent être interprétés au moyen d'un modèle simple de laser multimode. Il apparaît que la dynamique en régime linéaire est entièrement déterminée par une simple relation de dispersion. La prise en compte des effets de polarisation, typique de ce type de laser, fait apparaître l'analogue des branches optiques et acoustiques des relations de dispersion des cristaux diatomiques. En ce qui concerne les régimes non linéaires, nous avons mis en évidence expérimentalement et théoriquement que la modulation de la pompe induisait une excitation paramétrique d'ondes dans le spectre du laser, phénomène comparable a l'instabilité de faraday apparaissant dans un fluide soumis a une oscillation verticale. Nous avons étudié l'influence des variations spatiales des paramètres de contrôle et montre qu'elles entraînaient des changements qualitatifs importants au niveau des structures excitées paramétriquement. Nous avons également observe une grande richesse d'instabilités secondaires qui motive des études complémentaires.

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Meunier, Jean-Pierre. "Analyse de la propagation dans les guides d'ondes optiques à l'aide d'une méthode de projection." Saint-Etienne, 1986. http://www.theses.fr/1986STET4002.

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Abstract:

Différentes structures possibles de guides d'ondes optiques. Equations générales qui régissent la propagation linéaire dans les guides d'ondes diélectriques à symétrie cylindrique. Recherche des solutions du problème des modes guides dans un sous-espace de dimension finie judicieusement choisi. Résolution numérique pour diverses structures de guides. Potentialités de la méthode de Ritz-Galerkin

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CARMINATI, Remi. "Propagation, diffusion et emission thermique de rayonnement electromagnetique aux courtes echelles." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002748.

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Abstract:

Ce memoire resume mes activites de recherche pour la periode 1996-2002. Ce travail s'est articule autour de trois themes : (1) optique de champ proche et nano-optique, (2) propagation et imagerie en milieu diffusant, (3) emission thermique et coherence aux courtes echelles.

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Chappert, André. "Propagation de la lumière et conception du phénomène lumineux : du début du XIXe siècle à la naissance de la théorie de la relativité." Paris 1, 1992. http://www.theses.fr/1992PA010511.

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Abstract:

Cette période trouve son unité dans l'adoption progressive des conceptions de Fresnel et l'édification d'une théorie vibratoire et ondulatoire de la lumière. Il y a lieu d'examiner comment a été alors comprise la propagation de la lumière. Mais pareille étude perd nécessairement la dimension d'une analyse du concept de "phénomène lumineux", cette désignation se rapportant à l'ensemble des manifestations de la lumière. L'examen des diverses théories de la propagation de la perturbation lumineuse - des théories mécaniques fondées sur l'intervention de l'éther à la théorie électromagnétique - ne peut laisser dans l'ombre la constitution d'une cinématique et d'un mécanisme ondulatoires : la conception du phénomène lumineux en a été profondément transformée. Elle a été également marquée, de manière définitive, par l'importance accordée aux aspects énergétiques de la propagation de la lumière. La notion de rayon lumineux a ainsi fait l'objet de spécifications diverses. Les problèmes liés a la formation de l'image dans un instrument fournissent, enfin, une illustration instructive des approches complémentaires - géométrique, électromagnétique, analytique, ondulatoire, énergétique - du phénomène lumineux. Le type de rationalité qui préside à sa représentation, à la veille des révisions quantiques et relativistes, est alors définissable
The gradual adoption of Fresbel's conceptions and the edification of a vibratory and ware theory of light give its unity to the period that goes from the beginning to the nineteenth century to the birth of the theory of relativity. It is useful to examine how the propagation of light was understood during this period of time. But such a study necessarily implies an analysis of the concept of the "light phenomenon". This designation relates to all the manifestations of light. The examination of the different theories of the propagation of the light perturbation is not sufficient. One must also take into account the formation of a wave kinematics and an undulatory mechanism; hence a deep transformation of the conception of the light phenomenon. This conception has also been definitively marked by the importance given to the energy aspects of the propagation of light. The notion of light ray has thus been the subject of different specifications. Finally, the problems raised by the forming of the image in an instrument provide an instructive illustration of the complementary approachs - electromagnetic, analytic, undulatory, energy-of the light phenomenon. The kind of rationality that gaverns its representation, on the eve of the quantum and relativistic revisions, is definable

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Bougrenet, de la Tocnaye Jean-Louis de. "Vers une genèse des ondes sphéroïdales : application au domaine optique." Toulon, 1985. http://www.theses.fr/1985TOUL0002.

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Abstract:

On présente une méthode originale de détermination des fonctions sphéroïdales pour des valeurs quelconques de leurs paramètres caractéristiques. L'étude montre en particulier de quelle façon les solutions sphéroïdales peuvent être obtenues à partir d'une cavité optique tenant lieu de résonateur pour celles-ci. Parmi les réalisations possibles, on fait ressortir l'intérêt du choix d'une cavité utilisant un cristal d'oxyde de bismuth silicium (BSO) comme milieu actif, par rapport aux cavités lasers du même type déjà existantes. On insiste sur le fait qu'une amplification indépendante des conditions de résonance ainsi qu'une tendance naturelle du cristal à favoriser un régime multimode de l'oscillateur sont particulièrement bien adaptées à une genèse des ondes sphéroïdales dans le cas général. Des modes sphéroïdaux obtenus par sélection angulaire du rayonnement intra-cavité sont présentés pour différentes valeurs de leurs paramètres caractéristiques et l'on discute de l'intérêt d'une telle approche pour le calcul sphéroïdal en particulier et le calcul optique en général.

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Tellez, Limon Ricardo. "Light propagation in integrated chains of metallic nanowires : towards a nano-sensing device." Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0039/document.

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Abstract:

Les systèmes optiques intégrés ont été largement utilisés dans la détection et la caractérisation de substances biochimiques. Aussi, le développement de nouvelles technologies permettant la fabrication de structures intégrées à l’échelle nanométrique, ouvre un horizon dans la conception d'une nouvelle génération de capteurs biochimiques. Sur la base de plasmons de surface localisés, au cours des dernières années ont été proposés différentes configurations de systèmes optiques pour concentrer le champ électromagnétique dans une petite région de l'espace, ce qui favorise son interaction avec des substances biochimiques. En utilisant la méthode modale de Fourier, dans la présent thèse est présentée une analyse exhaustive de la propagation des modes dans un réseau périodique de nanoparticules métalliques intégrés avec une guide d'ondes diélectrique. Deux géométries des nanoparticules ont été étudiées: des réseaux périodiques de nanofils et de nanocônes métalliques. Il est démontré que pour les nanocônes métalliques le champ optique est fortement exalté au sommet des nanocônes quand ils sont excités à leur résonance LSP via une guide d'onde diélectrique. Pour valider les résultats numériques, on a fabriqué et caractérisé expérimentalement un réseau périodique de nanofils d’or placée sur une guide d’onde à échange d’ions. La caractérisation de l'échantillon a été réalisée dans le champ lointain en mesurant des spectres de transmission et dans le champ proche en utilisant la microscopie en champ proche optique de balayage (NSOM). Les résultats obtenus montrent que les dispositifs intégrés plasmoniques proposées peuvent être appliquées dans la détection de substances biochimiques
Localized surface plasmons (LSP) are used to control and concentrate the electromagnetic field in small volumes of matter. This is a very interesting property in the context of biophotonics. Indeed, it allows an enhancement of the light-matter interaction at the cell scale, or even at a single molecule scale. The technological challenge is to propose optical devices able to efficiently couple light into localized plasmonic modes and to improve the detection of signals resulting from the interaction between the confined light and the analyte under detection.In this thesis work, we theoretically and experimentally study the guiding and confinement properties of light in periodic arrays of metallic nanowires of rectangular and triangular (nanocones) cross section that support localized plasmons. These nanowires are integrated in a photonic circuit that enables an efficient light coupling. The extinction spectra of the plasmonic resonances are directly obtained by analyzing the transmitted light in the device. By making use of the Fourier modal method, we perform an exhaustive theoretical study of the plasmonic Bloch modes that propagate due to the near-field coupling of the localized plasmons resonances. It is demonstrated that for the metallic nanocones, the optical field can be strongly enhanced by a controllable tip effect and remarkably intense

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Benatsou, Mohamed. "Elaboration par voie sol-gel et caractérisation de guides d'ondes optiques dopés aux ions erbium : application à l'amplification optique." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-221.pdf.

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Abstract:

L'amplification du signal dans les systemes de telecommunications optiques est actuellement assure par des fibres dopees aux ions erbium. La realisation de structures integrees devrait permettre de reduire l'encombrement et le cout des composants tout en augmentant la complexite des fonctions realisees, elargissant ainsi le domaine d'application. Ce travail de these est base sur l'elaboration par voie sol-gel de guides d'ondes optiques actifs integres dans des matrices germanosilicates et aluminosilicates dopees aux ions erbium trivalents. Dans la phase initiale, nous avons mis au point un protocole d'elaboration permettant d'obtenir des guides d'ondes planaires d'epaisseur superieure au micron et exempts de craquelures. Afin de limiter les pertes optiques, nous avons montre la necessite d'un recuit jusqu'a 900 c pour elaborer des matrices amorphes et homogenes. L'analyse de l'emission de fluorescence autour de 1530 nm indique que les ions erbium incorpores dans les matrices sont disperses de maniere homogene. Neanmoins, la duree de vie de fluorescence mesuree dans les films germanosilicates dopes reste faible independamment de la concentration en erbium. La substitution du germanium par l'aluminium ameliore la solubilite des ions dans la matrice et augmente la duree de vie. Celle-ci reste cependant limitee par la presence des groupements residuels oh# dans le materiau final. La realisation de structures integrees a permis de mesurer un gain net de 1db/cm a 1530 nm pour une puissance de pompe de 50 mw a 980 nm. Le comportement de l'amplificateur est etudie avec un modele combinant l'evolution des populations des niveaux energetiques des ions et la propagation des faisceaux (b. P. M. -2d) et tenant compte des phenomenes de transfert d'energie entre les ions. Ce modele utilise comme outil de prediction permet egalement de degager les parametres pertinents en vue de l'amelioration des performances des composants.

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Shodjaie, Afsané. "Contribution à l'étude de la propagation de la lumière dans les fibres optiques application, étude de l'influence du rayon de courbure sur le mode de propagation d'une fibre optique monomode /." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376011884.

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SHODJAIE, GHAZAIE AFSANE. "Contribution a l'etude de la propagation de la lumiere dans les fibres optiques : application, etude de l'influence du rayon de courbure sur le mode de propagation d'une fibre optique monomode." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1986. http://www.theses.fr/1986STR13186.

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Abstract:

Definition des parametres permettant de satisfaire dans une fibre optique un regime de propagation monomode. Extension rediale du mode en fonction de ces parametres et modelisation de l'attenuation des modes secondaires permettant d'etablir les fenetres de transmission du mode fondamental

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Bouslimani, Yassine. "Filtrage en longueur d'onde par fibre optique monomode." Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES024.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse est consacré au filtrage en longueur d'onde par fibre optique monomode. L'étude théorique est consacrée au phénomène de propagation dans des structures particulières de fibres optiques. Différentes approches sont présentées pour la résolution de l'équation de propagation. La simulation dans des structures biconiques par couplage de modes est effectuée pour une gaine finie en tenant compte de l'indépendance des variations des rayons du CuR et de la gaine. Les solutions des équations de couplage ont été calculées analytiquement et numériquement. La représentation tridimensionnelle de ces solutions a permis d'observer le comportement oscillatoire de la réponse spectrale en longueur d'onde. La fabrication des composants est effectuée en utilisant un laser CO2. Ceci a permis de réaliser des profils de biconiques de quelques centaines de micromètres de longueur avec une bonne maîtrise du procédé de fabrication. Les structures ainsi réalisées sont caractérisées et leurs réponses en longueur d'onde présentent des périodes d'oscillations faibles. Les filtres optiques en longueur d'onde ont été réalisées par trois techniques de filtrage utilisant les structures biconiques.

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Jin, Guanghai. "Nouvelles techniques de modélisation optique : application à quelques composants d'optique intégrée." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10212.

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Abstract:

Partant du principe de la methode des faisceaux propages, nous avons d'abord implemente un nouvel algorithme fonde sur la methode implicite a direction alternee, et permettant une analyse vectorielle et tridimensionnelle de la propagation lumineuse. Nos analyses montrent qu'il est rapide, precis et stable. Cet algorithme a ensuite ete adapte aux coordonnees cylindriques afin de simuler la propagation dans les guides courbes. Puis, en vue de permettre le traitement des reflexions multiples sur des interfaces de direction quelconque, et des diffractions a grand angle, nous avons ameliore la methode des faisceaux propages temporelle. Le probleme que nous avons ensuite considere est celui des reflexions frontales, traitees a l'aide de la methode des faisceaux propages a transformee de fourier rapide (fft). Ceci nous a amenes a modeliser le comportement des structures antireflechissantes et des reseaux. Puis nous avons mis au point une approche originale de la bpm bidirectionnelle permettant l'etude des reflexions sur interface non purement perpendiculaire a l'axe de propagation. L'ensemble des outils realises nous a permis la conception d'un monolithe laser-guide en simulant les reflexions multiples entre le laser grave et le guide dielectrique. Enfin, nous avons concu un interferometre de type mach-zehnder integre sur gaas destine aux systemes fondes sur la modulation de coherence d'une onde optique guidee. L'element remarquable de cet interferometre est un guide courbe de rayon faible dont le fort confinement lateral diminue les pertes d'energie pendant la propagation et aux connexions avec les guides droits. Meme l'influence des rugosites des interfaces est abordee avec succes.

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Deguil-Robin, Nelly. "Propagation et amplification d'impulsions femtosecondes dans des fibres exotiques." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR12978.

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Abstract:

Le premier objectif est de concevoir une source accordable large bande émettant dans le proche infrarouge. Cette source est construite et l'accordabilité démontrée de 950 à 1200 nm. Elle est actuellement testée comme nouvelle source excitatrice en microscopie à deux photons. Sa structure compacte (20*60 cm)vient s'ajouter comme extension à un oscillateur de même dimension. L'idée d'accorder extérieurement un laser issu d'un oscillateur femtoseconde rend le système convivial et facile d'utilisation sans alignements périlleux. L'utilisation d'une fibre peu dispersive sur la gamme spectrale considérée permet au système de fournir des impulsions femtosecondes (200 fs) et des puissances moyennes de l'ordre de la dizaine de mW. Le deuxième objectif est d'étudier et de construire un amplificateur fibré pompé par diode, basé sur l'ion actif ytterbium, et capable d'atteindre des régimes de fortes puissances moyennes. Le travail se concentre lors sur le développement de sources fibrées continues et amplifiées. Une attention particulière est portée quant au choix de la structure : des fibres double gaine sont utilisées car le pompage par des diodes de forte puissance y est permis. La source continue n'est constituée que de la fibre, pompée continûment à 976 nm à une extrémité, et d'un miroir de fin de cavité. Les résultats obtenus sont très performants (50 % de rendement), reproductibles et accordables spectralement (1015 nm-1060 nm). La source amplifiée présente un système à dérive de fréquence. L'amplificateur, de configuration simple, ne nécessite pas de refroidissement extérieur. Il est injecté par unoscillateur femtoseconde dont les impulsions sont étirées temporellement au préalable. Des fortes puissancesmoyennes (10 W) sont obtenues à haute cadence (10 MHz) et des fortes énergies (100 µJ) sont accessibles à basse cadence (40 KHz). Ces résultats confirment le fort potentiel des systèmes fibrés et s'inscrivent totalement dans la course aux lasers de forte puissance.

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Bichler, Anthony. "Modélisation et simulation de la propagation optique dans une fibre optique multimode précontrainte : conception de capteurs à fibre optique à modulation d’intensité dédiés à la mesure de températures et d’étirements." Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2011/BICHLER_Anthony_2011.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire présente la modélisation, la simulation et la conception d’un nouveau capteur de température et d’étirement à fibre optique à modulation d’intensité dont l’élément sensible constituant le transducteur, est composé d’une fibre optique multimode à saut d’indice pincée entre deux mâchoires micro-structurées. L’effet du pincement produit des perturbations locales périodiques de la géométrie et de l’indice optique des éléments constitutifs de la fibre (cœur et gaine). Pour modéliser les couplages radiatifs dus à la courte période de perturbation, nous avons choisi d’utiliser un modèle électromagnétique du couplage de modes développé initialement par Dietrich Marcuse. Cette simulation nous a permis de déterminer la sensibilité du transducteur en fonction de ses caractéristiques propres. A partir de ces résultats, nous avons choisi les paramètres pour dimensionner le capteur en fonction de l’application visée. Les premiers prototypes des mâchoires des transducteurs ont été microstructurés en créneaux de 20 microns de profondeur et de période comprise entre 50 microns et 100 microns gravés dans du métal par usinage au laser femto-seconde. Après évaluation, nous avons proposé et contribué à développer un procédé de fabrication en grande série des mâchoires par injection plastique très performant. Les tests des premiers démonstrateurs de capteur ont permis de valider les modèles de calcul et révélés une réponse expérimentale linéaire en fonction du mesurande. Nous présentons les méthodes d’étalonnage statique et dynamique que nous avons proposées pour établir les spécifications métrologiques du capteur
This manuscript presents the modeling, simulation and design of a new kind of light modulation optical fiber sensor for temperature and strain measurement. The transducer consists of a multimode fiber step index clamped between two micro-structured jaws. The clamping effect generates local periodical perturbations of both the geometry and the fiber refraction indexes (core and optical cladding). In order to compute the radiative coupling occurring when the waveguide is perturbated by a mechanical deformation of short period, we have chosen to use an electromagnetic model of modes coupling initially developed by Dietrich Marcuse. The simulation allowed us to determine the transducer sensitivity according to its specific characteristics. From these results we have chosen the parameters useful to design the sensor versus the aimed application. The first jaws prototypes of transducers have been microstructured in rectangular pattern etched in metal by femto-second laser micromachining. The elementary pattern size was of 20 micrometers of depth and the pattern layout period was ranging from 50 micrometers to 100 micrometers. After evaluation, we proposed to develop a large scale fabrication process of the jaws using plastic injection which was very efficient. The experimental tests of the first sensor prototypes allowed the validation of the computing models and showed a linear response of the sensor versus the measured physical parameter. We present the static and dynamic calibration methods that we have implemented to establish the metrological specifications of the sensor

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Voyez, Juliette. "Mesures optiques de profils de turbulence atmosphérique pour les futurs systèmes d'optique adaptative." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00975076.

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Abstract:

L'optique adaptative classique est limitée par l'anisoplanétisme. Pour remédier à cette limitation, de nouveaux concepts, appelés optiques adaptatives grand champ, ont été développés. Ces systèmes analysent la turbulence atmosphérique dans le volume, ce qui accroît le champ de correction. Ces techniques requièrent une connaissance précise du profil de Cn2. Mon étude consiste à valider sur le ciel une nouvelle technique de mesure du profil de Cn2, appelée CO-SLIDAR, à partir des corrélations des mesures de pentes et de scintillation réalisées avec un analyseur Shack-Hartmann sur étoile binaire. Elle s'organise autour de deux grands axes. On réalise d'abord une simulation bout-en-bout de la reconstruction du profil de Cn2 dans un cas concret d'observation astronomique. On peut ainsi étudier l'impact des différentes sources d'erreur sur la reconstruction du profil de Cn2. Ceci nous permet d'améliorer la procédure d'estimation du profil de Cn2, en prenant en compte les bruits de détection. La deuxième partie de mon étude se consacre à la validation expérimentale. On dimensionne et caractérise en laboratoire un banc d'acquisition, le banc ProMeO. Ceci conduit à une bonne connaissance du fonctionnement du banc et nous permet de corriger certains effets instrumentaux. Le banc ProMeO est finalement couplé au télescope MeO de 1,5 m de diamètre. Les données acquises permettent une reconstruction du profil de Cn2, du sol jusqu'à 17 km, avec une résolution de 600 m. Les profils obtenus par la méthode CO-SLIDAR sont comparés avec succès à des profils issus de données météorologiques. L'ensemble de ces travaux constitue la première validation sur le ciel de la méthode CO-SLIDAR.

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Schiavoni, Michele. "DYNAMIQUE DES ATOMES DANS UN RESEAU OPTIQUE DISSIPATIF : MODES DE PROPAGATION, RESONANCE STOCHASTIQUE, DIFFUSION DIRIGEE." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003129.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse a pour objet l'étude expérimentale de la dynamique atomique dans un réseau optique dissipatif. Nous avons utilisé les techniques de spectroscopie pompe-sonde et d'imagerie du nuage atomique. Nous avons pu obtenir avec ces méthodes des informations sur la température, sur le mouvement des atomes piégés dans les puits de potentiel optique et sur les processus de transport.

Nous reportons l'observation directe des modes de propagation Brillouin par imagerie et nous étudions le lien avec la résonance optique que l'on observe dans les spectres pompe-sonde. Nous montrons l'existence de modes noirs, pour lesquels un mode de propagation est excité sans qu'il soit détectable par spectroscopie.

Nous utilisons les réseaux optiques comme système modèle pour la physique statistique. Nous montrons l'existence d'une résonance stochastique pour l'excitation du mode de propagation Brillouin.

Enfin, nous reportons l'observation d'une diffusion dirigée d'atomes dans un potentiel périodique symétrique, obtenue grâce à la brisure de la symétrie temporelle du système.

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Schiavoni, Michèle. "Dynamique des atomes dans un réseau optique dissipatif : modes de propagation, résonance stochastique, diffusion dirigée." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00003129.

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Le, Bouteiller Philippe. "Approche eulérienne de l'équation de Hamilton-Jacobi par une méthode Galerkine discontinue en milieu hétérogène anisotrope : Application à l'imagerie sismique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAU035/document.

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Abstract:

Pouvoir déterminer la structure et la composition de l’intérieur de la Terre est un enjeu scientifique fondamental, pour la compréhension de l’organisation de la Terre profonde, des mécanismes des séismes et leur localisation en lien avec la prévention du risque sismique, pour la détection et l’exploitation des ressources naturelles telles que l’eau ou les hydrocarbures, ou encore pour toutes les activités de construction et de prévention associées au génie civil. Pour cela, les ondes sismiques sont un outil de choix. L’utilisation d’une approximation haute fréquence pour la modélisation de la propagation des ondes est avantageuse en termes de coût de calcul dès lors que plusieurs centaines, voire milliers, ou plus de longueurs d’ondes doivent être propagées. À la place de l’équation des ondes linéaire, l’approximation haute fréquence fournit trois équations aux dérivées partielles fondamentales. L’équation Eikonal, non linéaire, permet d’obtenir le temps de trajet. Une deuxième équation fournit l’angle d’émergence. L’équation Eikonal et l’équation des angles appartiennent toutes deux à la grande famille des équations de Hamilton-Jacobi. Enfin, l’équation de transport permet de calculer l’amplitude.Le tracé des rais sismiques est une technique lagrangienne qui utilise la méthode des caractéristiques pour obtenir un ensemble d’équations différentielles ordinaires à partir de ces équations aux dérivées partielles. Ces équations peuvent être intégrées facilement, donnant ainsi accès au temps de trajet et à l’amplitude le long des rais. Très largement utilisés dans la communauté géophysique du fait de leur simplicité, les outils de tracé de rais ne sont pas pour autant les plus efficaces et les plus robustes en pratique pour des applications d’imagerie et d’inversion haute résolution. En lieu et place, il peut être utile de résoudre directement les équations aux dérivées partielles par une méthode eulérienne. Durant les trois dernières décennies, une multitude de solveurs ont été développés pour l’équation Eikonal, la plupart utilisant la méthode des différences finies. Ces différents travaux visent à obtenir le meilleur compromis entre précision, coût de calcul, robustesse, facilité d’implémentation et souplesse d’utilisation.Dans cette thèse, je développe une approche différente, se basant principalement sur une méthode Galerkine discontinue. Dans le champ des mathématiques, cette méthode a été largement utilisée pour résoudre les lois de conservation et les équations de Hamilton-Jacobi. Très peu de travaux ont porté sur l'utilisation de cette méthode pour la résolution de l’équation Eikonal statique dans un contexte géophysique, et ce malgré le haut niveau de précision qu'elle apporte. C’est pourquoi, en me basant sur des travaux mathématiques, je propose un nouveau solveur Eikonal adapté au contexte géophysique. Les milieux hétérogènes complexes, anisotropes, et incluant des variations topographiques sont correctement pris en compte, avec une précision sans précédent. En y intégrant de manière robuste une stratégie de balayage rapide, je montre que ce solveur présente une très grande efficacité en deux comme en trois dimensions.J'utilise également ce solveur pour calculer l’angle d’émergence. Je développe par ailleurs un solveur voisin en volumes finis pour la résolution de l’équation de transport, permettant ainsi le calcul de l’amplitude. La variable d’état adjoint pour la tomographie sismique des temps et des pentes vérifiant une équation de transport semblable, je montre qu'on peut également la calculer à l'aide de ce solveur en volumes finis. En conséquence, je propose et analyse un ensemble consistant de solveurs pour la communauté géophysique. Ces outils devraient s’avérer utiles pour une large palette d’applications. Finalement, en guise d’illustration, je les utilise dans des schémas d’imagerie sismique, dans le but de démontrer le bénéfice apporté par une approximation haute fréquence dans ce type de schémas
Recovering information on the structure and the composition of the Earth's interior is a fundamental issue for a large range ofapplications, from planetology to seismology, natural resources assessment, and civil engineering. Seismic waves are a very powerful tool for that purpose. Using a high-frequency approximation for the numerical modeling of seismic wave propagation is computationally advantageous when hundreds, thousands, or more of wavelengths have to be propagated. Instead of the linear wave equation, the high-frequency approximation yields three fundamental partial differential equations. The nonlinear Eikonal equation leads to traveltime. A second equation is derived for the take-off angle. Both Eikonal and angle equations belong to the wide Hamilton-Jacobi family of equations. In addition, the transport equation leads to the amplitude.As a Lagrangian approach, seismic ray tracing employs the method of characteristics to derive a set of ordinary differential equations from these partial differential equations. They can be easily integrated, thus yielding traveltime and amplitude along rays. Widely used in the geophysical community for their simplicity, the ray-tracing tools might not be the most efficient and robust ones for practical high-resolution imaging and inversion applications. Instead, it might be desirable to directly solve the partial differential equations in an Eulerian way. In the three last decades, plenty of Eikonal solvers have been designed, mostly based on finite-difference methods. Successive works try to find the best compromise between accuracy, computational efficiency, robustness, ease of implementation, and versatility.In this thesis, I develop a different approach, mainly based on the discontinuous Galerkin method. This method has been intensively used in the mathematical field for solving conservation laws and time-dependent Hamilton-Jacobi equations. Only few investigations have been done regarding its use for solving the static Eikonal equation in a geophysical context, despite the high level of accuracy allowed by this method. Therefore, improving upon mathematical studies, I propose a new Eikonal solver suitable for the geophysical context. Complex heterogeneous anisotropic media with non-flat topographies are correctly handled, with an unprecedented accuracy. Combined with a fast-sweeping strategy in a robust way, I show that this new solver exhibits a high computational efficiency, in two dimensions as well as in three dimensions.I also employ this solver for the computation of the take-off angle. I design an additional finite-volume solver for solving the transport equation, leading to the computation of amplitude. With this solver, I also consider the computation of the adjoint-state variable for seismic tomography, since it satisfies a similar transport equation. Eventually, I propose a whole set of consistent solvers to the geophysical community. These tools should be useful in a wide range of applications. As an illustration, I finally use them in advanced seismic imaging schemes, in order to demonstrate the benefit brought by the high-frequency approximation in this kind of schemes

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Rodriguez, Christophe. "Commutation optique sur InP : apports pour la fabrication de commutateurs de très hautes performances." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10197/document.

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Abstract:

Les nouvelles applications de la commutation optique nécessitent des composants de très hautes performances, c'est-à-dire un faible temps de commutation combiné avec une diaphotie très faible entre branches et un courant de commutation de quelques dizaines de milliampère. Cette combinaison est extrêmement délicate, mais le problème devient redoutable dès qu’on exige, en plus, des pertes fibre à fibre compatibles avec une intégration, c'est-à-dire de l’ordre du décibel.Notre travail de thèse se place dans cette perspective. Il fait suite aux différents travaux de l’IEMN dans ce domaine. Nous avons d’abord mis au point une structure de guide optique à multipuits quantiques pour augmenter les mécanismes de variation d’indice. Puis, nous avons optimisé des commutateurs de très faible diaphotie et des interféromètres de Mach-Zehnder. Ces composants ont ensuite été fabriqués en salle blanche puis caractérisés. Les résultats de cette étude ont déçu nos attentes à cause des pertes excessives des guides optiques.En parallèle, nous avons conçu d’autres guides de type dilué à cœur très fin. Ces guides on ensuite été fabriqué puis caractérisés. Nous avons finalement obtenu des pertes de couplage de 1,6 dB/face sans couche anti-réfléchissante, ce qui donnerait 0,1 dB avec une telle couche. Ce résultat très intéressant doit être lié au fait que la variation d’indice de réfraction obtenue sur ces guides est très importante, montrant un effet de porteurs libres bien plus élevé que dans les guides semi-conducteur classique. Tous ces aspects font de notre guide un excellent candidat pour fabriquer des commutateurs intégrés de très hautes performances
New applications of optical switching require very high performance devices, i.e. a low switching times combined with very low crosstalk between two arms and a switching current of the order of a few tens of milliamps. This combination is extremely delicate to obtain, but the problem becomes more complicated with the addition of fiber to fiber losses used for integration, which is of the order of one decibel.The work described in this thesis concerns the above mentioned problem. It follows the different work in IEMN in this area. Here we first developed a multiple quantum well waveguide structure to increase mechanisms of index variation. Then, we optimized switches with very low crosstalk and also Mach-Zehnder interferometers. Then these devices were manufactured in a clean room and characterized. The results of this study were not as per our expectations due to excessive losses in optical waveguides.In parallel, we have designed, fabricated and characterized other types of diluted waveguides with a very thin core. We finally obtained coupling losses of 1.6 dB/face without anti-reflective coating, which would give 0.1 dB with such a coating. This very interesting result should be related to the fact that the refractive index variation obtained on these guides is very important, showing an effect of free carriers much higher than in conventional semiconductor guides. All these aspects make our waveguide an excellent candidate for high performance optical switches

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Bendahmane, Abdelkrim. "Propagation d'impulsions solitoniques dans des fibres optiques à dispersion variable." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10170/document.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l’étude du comportement de propagation de solitons, ou d’impulsions s’apparentant à des solitons, dans des fibres optiques présentant un profil de dispersion variable. La première partie présente les propriétés générales de guidage d’une fibre optique et introduit les principaux processus linéaires et non-linéaires dans lesquels des solitons temporels sont mis en jeu. Dans la partie II, le contrôle spectral, puis spectro-temporel, de solitons est démontré grâce à l’utilisation de fibres optiques topographiques spécialement conçues à cet effet à l’aide d’un algorithme de résolution inverse. La partie III est, elle, dédiée à l’étude de la dynamique d’émission d’ondes dispersives multiples et de cascades d’ondes dispersives dans une fibre dont le zéro de dispersion varie sinusoïdalement. Enfin, la partie IV explore la stabilisation de breathers d’Akhmediev dans une fibre optique comportant un saut de dispersion
This thesis concerns the study of the propagation of solitons, or assimilated ones, in optical fibers with tailored longitudinal profiles. The first part presents the general guiding properties of an optical fiber and introduces the main linear and non-linear process involved in solitons propagation. In Part II, spectral and then spectrotemporal solitons control is demonstrated through the use of specially designed topographic fibers. Part III explore the emission dynamics of cascaded resonant radiations and multiple resonant radiations in a fiber with an oscillating zero-dispersion wavelength. Finally, Part IV is devoted to the stabilization of Akhmediev breathers in an optical fiber including a dispersion step

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Mariage, Philippe. "Étude théorique et expérimentale de la propagation des ondes hyperfréquences en milieu confiné et urbain." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10052.

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Abstract:

De nombreuses applications des radiocommunications utilisant une porteuse hyperfréquence font intervenir des phénomènes de propagation par chemins multiples. La planification des systèmes de télécommunication envisagés dans ce travail nécessite la réalisation d'outils de prédiction. Ceux-ci ont été élaborés en utilisant une méthode numérique haute fréquence: la Théorie Uniforme de la Diffraction (TUD). Dans cette théorie, le concept de rayon de l'Optique Géométrique est étendu aux phénomènes de diffraction, ce qui permet de prendre en compte les trajets multiples suivis par l'onde rayonnée. Après avoir étudié au préalable et de manière approfondie la configuration canonique du dièdre électrique faiblement conducteur à bord droit, nous avons effectué des comparaisons théoriques et numériques entre les méthodes de prédictions approchées classiques des pertes en milieu urbain et des modèles basés sur la T. U. D. Nous avons également modélisé le cas d'une bifurcation entre deux couloirs de bâtiment, le but étant de définir le couplage moyen obtenu au passage de ce type de transition. Dans le cadre de la propagation en tunnel, nous avons envisagé le cas important de la présence d'une rame située entre l'émetteur et le récepteur. La perturbation apportée par le masquage de cette rame sur le niveau moyen du champ est analysée en considérant le cas d'un rétrécissement localisé de la section droite du tunnel

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MATTEI, CHRISTOPHE. "Etude par interferometrie optique de la propagation des ondes acoustiques guidees dans les milieux solides transparents." Paris 7, 1995. http://www.theses.fr/1995PA077139.

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Abstract:

L'ojet de cette these est la mise en uvre d'une methode de detection interferometrique des ondes acoustiques guidees se propageant dans les milieux solides et transparents. Cette methode exploite l'interaction acousto-optique entre un faisceau laser issu d'un interferometre et le champ acoustique. La description de l'interaction dans le cas d'un faisceau laser polarise traversant orthogonalement une onde acoustique guidee permet de montrer que la methode interferometrique fournit une information complete (amplitude et phase) sur le champ de dilatation a l'interieur du solide. Les resultats experimentaux dans le cas d'une onde de surface (onde de rayleigh) ou des ondes de lamb confirment ces proprietes. La detection interferometrique est ensuite appliquee a l'etude de deux types de propagation guidee. Les modes acoustiques guides par une couche fluide entre deux substrats semi-infinis font l'objet d'une etude experimentale qui conduit a la determination des vitesses de groupe des premiers modes. Les ondes acoustiques guidees a l'interface entre deux solides (de type stoneley ou rayonnantes) ont ete detectees pour plusieurs combinaisons de materiaux et deux types de conditions limites. La mesure interferometrique a permis de mettre en evidence la presence simultanee de deux modes d'interface rayonnant dans le cas de l'interface silice-plexiglas. Les proprietes mesurees de ces modes (vitesse, attenuation, evanescence) sont en accord avec les predictions theoriques

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Chassat, François. "Propagation optique a travers la turbulence atmospherique : etude modale de l'anisoplanetisme et application a l'optique adaptative." Paris 11, 1992. http://www.theses.fr/1992PA112262.

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Abstract:

La correction des effets de la turbulence atmospherique sur la formation des images au foyer des telescopes terrestres est desormais envisageable avec les techniques d'optique adaptative. Leur qualite de correction est cependant souvent limitee par un certain nombre de phenomenes (pas de correction de l'amplitude, difference entre les longueurs d'onde d'analyse et de correction) dont on retient essentiellement l'anisoplanetisme, effet qui se produit lorsque le systeme a besoin d'une source de reference separee angulairement de l'objet astronomique observe. Une analyse theorique de ce phenomene a ete effectue en considerant la projection modale des surfaces d'onde sur la base des polynomes de zernike. Apres le calcul des fonctions de covariance entre les coefficients de cette projection, il est montre comment utiliser ces resultats pour: caracteriser les performances d'un systeme d'optique adaptative vis-a-vis de l'anisoplanetisme (calcul du domaine isoplanetique en fonction de la qualite de correction souhaitee), optimiser son fonctionnement en adaptant le nombre de modes de correction, limiter la baisse de la qualite de correction due a l'anisoplanetisme en reinjectant la connaissance de ce phenomene dans le processus de correction. La possibilite de deduire le profil de la constante des fluctuations d'indice en fonction de l'altitude a partir de mesures de surfaces d'onde sur un objet binaire est presentee. Finalement, les experiences (en laboratoire et sur un site astronomique) realisees pour mesurer les effets de l'anisoplanetisme et valider la theorie precedemment decrite sont presentes

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Viquerat, Jonathan. "Simulation de la propagation d'ondes électromagnétiques en nano-optique par une méthode Galerkine discontinue d'ordre élevé." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4109/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de développer une méthode Galerkine discontinue d’ordre élevé capable de prendre en considération des simulations réalistes liées à la nanophotonique. Au cours des dernières décennies, l’évolution des techniques de lithographie a permis la création de structure géométriques de tailles nanométriques, révélant ainsi une large gamme de phénomènes nouveaux nés de l’interaction lumière-matière à ces échelles. Ces effets apparaissent généralement pour des objets de taille égale ou (très) inférieure à la longueur d’onde du champ incident. Ce travail repose sur le développement et l’implémentation de modèles de dispersion appropriés (principalement pour les métaux), ainsi que sur un large éventail de méthodes computationnelles classiques. Deux développements méthodologiques majeurs sont présentés et étudiés en détails: (i) les éléments courbes, et (ii) l’ordre d’approximation local. Ces études sont accompagnées de plusieurs cas-tests réalistes tirés de la nanophotonique
The goal of this thesis is to develop a discontinuous Galerkin time-domain method to be able to handle realistic nanophotonics computations. During the last decades, the evolution of lithography techniques allowed the creation of geometrical structures at the nanometer scale, thus unveiling a variety of new phenomena arising from light-matter interactions at such levels. These effects usually occur when the device is of comparable size or (much) smaller than the wavelength of the incident field. This work relies on the development and implementation of appropriate models for dispersive materials (mostly metals), as well as on a large panel of classical computational techniques. Two major methodological developments are presented and studied in details: (i) curvilinear elements, and (ii) local order of approximation. This work is complemented with several physical studies of real-life nanophotonics applications

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Baudrion, Anne-Laure. "Conception, réalisation et caractérisation de cristaux plasmoniques : application au contrôle de la propagation d’ondes optiques de surface." Dijon, 2006. http://www.theses.fr/2006DIJOS031.

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Abstract:

Un cristal plasmonique consiste en un film métallique structuré périodiquement. Les cristaux plasmoniques uni- et bidimensionnels étudiés dans cette étude sont fabriqués par lithographie par faisceau d’électrons et caractérisés par microscopie de champ proche (PSTM). Dans le cas unidimensionnel, des miroirs de Bragg plasmoniques sont intégrés à un film métallique ainsi qu’à un ruban métallique permettant la déflexion à 90° de la direction de propagation du plasmon de surface. Dans le cas bidimensionnel, un réseau de plots d’or déposé sur un film métallique est étudié pour deux directions d’incidence du plasmon. L’existence de bandes interdites photoniques est mise en évidence et l’influence du facteur de remplissage sur ces dernières est étudié. Le confinement et le guidage du plasmon de surface dans un canal ouvert dans ce cristal est expliqué pour les deux directions d’incidence et l’étude du guidage le long d’un canal présentant un virage est ensuite réalisée
A periodic modulation of a metallic film which sustains a surface plasmon polariton (SPP) is called a plasmonic crystal (PC). In this work, one and two dimensional PC are fabricated by electron beam lithography and characterized by Photon Scanning Tunneling Microscope. In the one dimensional case, Plasmonic Bragg Mirrors (PBM) are added first to a metallic film and then to a metallic stripe allowing the deflexion of the SPP propagation with a angle of 90°. In the two dimensional case, a triangular lattice of gold bumps is deposited on a metallic film. The interaction of this PC with the SPP is studied for two different incident propagation axes. The photonic band gap effect and the influence of the filling factor are characterized. The guiding mechanisms of the SPP in channel defects opened in PC are explained by means of Ewald constructions and the SPP propagation in channels including bends is observed

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Viasnoff-Schwoob, Emilie. "Propagation et Emission dans des guides multimodes à cristaux photoniques bidimensionnels." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007122.

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Abstract:

Cette thèse, à dominante expérimentale, explore la physique d'une cavité Fabry Pérot dont les miroirs sont des réseaux, en l'occurrence un guide multimode à cristal photonique bidimensionnel, autour de thèmes appliqués, aux télécommunications optiques autour de 1,55µm, et fondamentaux. Les parois d'un tel guide sont constituées d'un réseau périodique de trous d'air gravés au travers d'une hétérostructure semi-conductrice à base d'InP et sont, dans la bande interdite photonique, parfaitement réfléchissantes pour toute onde incidente dans le plan de périodicité. La périodicité le long du guide couple par diffraction de Bragg, des modes guidés de vitesse de groupe "ordinaire" et des modes guidés très lents, analogues à des modes résonnants. L'originalité essentielle de ce couplage est qu'il n'intervient que pour des fenêtres de fréquences et de vecteur d'onde étroites, restant pratiquement silencieux ailleurs. Ce couplage est tout d'abord exploité pour la conception d'un coupleur/découpleur de longueurs d'onde, à extraction latérale et sélective de tout ou partie du signal optique guidé. La suite de la thèse, plus fondamentale, explore les potentialités des régions spectrales autour de ces fenêtres de couplage pour l'émission et le contrôle de photons dans ces structures confinantes et diffractives. Nous présentons un effet expérimental spectaculaire d'exaltation de l'émission spontanée, associé à une augmentation locale de la densité d'états photoniques. Le dernier volet aborde la mesure du spectre ed gain modal: l'effet du ralentissement du mode guidé aux abords de la fenêtre de couplage sur l'amplification ressentie par un signal se propageant sur ce mode y est discutée.

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Matschek, Romain. "Amélioration des méthodes optiques pour la prise en compte des matériaux diélectriques à pertes : optimisation par algorithme génétique d’un tracé de rayons basé sur l’optique géométrique et la théorie uniforme de la diffraction." Marne-la-Vallée, 2004. http://www.theses.fr/2004MARN0231.

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Abstract:

Après un rappel des fondements théoriques et du domaine de validité de l’Optique Géométrique et de la Théorie Uniforme de la Diffraction (TUD), la prise en compte des interactions multiples à l’intérieur des lames et dièdres diélectriques à pertes est explicitée, évaluée, justifiée puis validée par la FDTD. La diffraction de pente, notamment celle associée au champ transmis, est également détaillée et illustrée sur quelques exemples. Un tracé de rayons totalement 3D a été implémenté, intégrant un algorithme génétique pour calibrer les caractéristiques intrinsèques des matériaux à partir de mesures de champ radioélectrique. La recherche combinée des réflexions, transmissions et diffractions multiples est exposée, les performances du tracé et des calculs de champ sont ensuite confrontées à des mesures réalisées à l’intérieur d’un bâtiment. La prise en compte de la végétation est finalement abordée, les simulations étant comparées à des mesures de champ radioélectrique
After having pointed out the theoretical bases and the validity domain of Geometrical Optics and Uniform Theory of Diffraction (UTD), the taking into account of the multiple interactions inside lossy dielectric slabs and wedges is clarified, evaluated, justified then validated with FDTD. Slope diffraction, in particular that associated to the transmitted field, is detailed and also illustrated on some examples. A full-3D ray tracing was implemented, integrating a genetic algorithm to optimise intrinsic characteristics of materials starting from measurements. Combination of reflected, transmitted and diffracted rays is exposed. Results of our ray-tracing and field calculations are compared with measurements for an indoor environment. Vegetation is finally taken into account, simulations being compared with outdoor measurements

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Martinez, Anthony. "Convertisseur en longueur d'onde intégré sur niobate de lithium périodiquement inversé. Etude de la génération de fréquence différence indépendante de la polarisation." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2014.

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Abstract:

La conversion en longueur d'onde constitue une fonction clé de traitement des signaux dans les réseaux de télécommunication multiplexés en longueur d'onde. Pour accéder à des débits élevés, la conversion optique-électronique-optique doit être évitée. La génération de fréquence différence semble très attractive: elle assure une stricte transparence au format de codage de l'information. Le niobate de lithium (LiNbOJ) et le semiconducteur III-V de type GaAs/AIGaAs figurent parmi les candidats privilégiés pour la fabrication de tels convertisseurs. Les dispositifs intégrés sur LiNbOJ sont caractérisés par une haute efficacité de conversion mais l'indépendance en polarisation n'est pas complètement résolue. L'objectif de cette thèse consiste à réaliser un convertisseur en longueur d'onde intégré sur LiNbOJ indépendant de la polarisation basé sur une interaction non linéaire quadratique en configuration de quasi accord de phase et fonctionnant dans la bande à 1. 55 mm. Une méthode reproductible pour inverser périodiquement les domaines ferroélectriques du matériau par champ électrique a été développée. Le processus de conversion requiert des structures en optique intégrée pour un couplage efficace de chaque onde sur le mode fondamental des guides monomodes à 1. 55 mm. Les deux dispositifs étudiés comportent un filtre modal assurant le couplage de l'énergie de l'oscillateur local sur le mode fondamental d'un guide multimode à 775 nm. Un coupleur directionnel sélectif en longueur d'onde permet de coupler le signal vers le guide de conversion. Ces structures ont été modélisées, fabriquées par photolithographie puis caractérisées. La conception et la réalisation de la section de conversion reposent sur l'optimisation des paramètres des guides obtenus par échange protonique suivi d'un recuit. Les expériences de génération de seconde harmonique donne un rapport signal à bruit supérieur à 32 dB. L'efficacité de conversion expérimentale vaut 40. 07 %/W de pompe.

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Boucher, Vincent. "Solitons spaciaux : contribution à l'étude de propagation non linéaire." Angers, 2001. http://www.theses.fr/2001ANGE0018.

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Abstract:

Depuis la première observation des solitons optiques spatiaux dans un guide plan rempli d'un liquide organique de type Kerr, différents autres types de solitons spatiaux ont été observés dans les milieux du 2nd ordre (soliton fondamental et soliton second harmonique), et dans les milieux photoréfractifs. Récemment, les tentatives pour créer des solitons spacio-temporels dits balle de lumière ont été publiées (X. LIU et al. Phys. Rev. Lett. 85,1871-4, 2000). L'enjeu de ces solitons est énorme dans les applications comme la commutation ultra-rapide, le contrôle des trajectoires de faisceaux ou le transport et traitement de l'information. Malgré la nécessité d'une puissance lumineuse élevée, la commutation par l'effet Kerr est la plus rapide. Il subsiste néanmoins un sérieux problème de stabilité de propagation dans de tels milieux. Notre contribution concerne le problème de stabilité de propagation dans les milieux de type Kerr en particulier dans les guides plans. Après avoir décrit, par la méthode du Lagrangien, l'instabilité chronique de la propagation (3D) dans un mileu ayant une non-linéarité cubique (ce qui nous a permis de souligner la non uniformité du champ de polarisation, caractéristique des faisceaux gaussiens, confirmée par les mesures expérimentales), nous avons montré toujours par la même méthode la possibilité d'obtenir des solitons spatio-temporels en introduisant une non-linéarité du 5ème ordre négative. Ce travail est purement théorique faute d'avoir pu disposer de matériaux optiquement utilisables ayant cette dernière propriété. La suite de l'étude consiste à examiner la propagation non linéaire dans un guide plan rempli de liquides organiques de type Kerr présentant les effets de diffusion stimulée Rayleigh d'ailes et diffusion stimulée Raman. Ce travail a montré que dans certains milieux les diffusions stimulées peuvent contribuer à stabiliser la propagation de l'onde laser et dans d'autres cas des solitons spaciaux multicolores peuvent être obtenus. Pour tenter d'expliquer ces propagations couplées, la théorie multi-échelles de la propagation dans un guide plan est mise en œuvre conduisant à des équations de Schrödinger non linéaires couplées dont la résolution confirme les observations expérimentales.

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Schwoob-Viasnoff, Emilie. "Propagation et émission dans des guides multimodes à cristaux photoniques bidimensionnels." Paris 11, 2004. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00007122.

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Abstract:

Cette thèse, à dominante expérimentale, explore la physique d'une cavité Fabry Pérot dont les miroirs sont des réseaux, en l'occurrence un guide multimode à cristal photonique tridimensionnel, autour de thèmes appliqués, aux télécommunications optiques autour de 1,55[mu]m, et fondamentaux. Les parois d'un tel guide sont constituées d'un réseau périodique de trous d'air gravés au travers d'une hétérostructure semi-conductrice à base d'inP et sont, dans la bande interdite photonique, parfaitement réfléchissantes pour toute onde incidente dans le plan de périodicité. La périodicité le long du guide couple par diffraction de Bragg, des modes guidés de vitesse de groupe "ordinaire" et des modes guidés très lents, analogues à des modes résonnants. L'originalité essentielle de ce couplage est qu'il n'intervient que pour des fenêtres de fréquences et de vecteur d'onde étroites, restant pratiquement silencieux ailleurs. Ce couplage est tout d'abord exploité pour la conception d'un coupleur/découpleur de longueurs d'onde, à extraction latérale et sélective de tout ou partie du signal optique guidé. La suite de la thèse, plus fondamentale, explore les potentialités des régions spectrales autour de ces fenêtres de couplage pour l'émission et le contrôle de photons dans ces structures confinantes et diffractives. Nous présentons un effet expérimental spectaculaire d'exaltation de l'émission spontanée, associé à une augmentation locale de la densité d'états photoniques. Le dernier volet aborde la mesure du spectre de gain modal: l'effet du ralentissement du mode guidé aux abords de la fenêtre de couplage sur l'amplification ressentie par un signal se propageant sur ce mode y est discutée
The physics of a Fabry Perot cavity with grating mirrors, substantiated here by a multimode 2D photonic crystal waveguide, is investigated from a mainly experimental point of view. Applications in the field of optical telecommunications around 1. 55 [mu]m, as well as more fundamental issues are addressed. The guide walls consist of a periodic grating of air holes etched through a InP-based heterostructure. They are completely reflecting within the photonic band gap for any wave impinging within the periodicity plane. The periodicity along the guide couples through Bragg diffraction guided modes, with "ordinary" group velocity, with very slow modes, analogous to resonant modes. The new feature about this coupling is that it occurs only within small frequency and wavevector windows, remaining silent elsewhere. This coupling is firstly used to design a wavelength multiplexer/demultiplexer, extracting, laterally with respect to the guide direction and selectively, all or part of the guided optical signal. The following and more fundamental parts of this manuscript investigate the potential impact of the spectral regions nearby these coupling windows in order to control the spontaneous emission of photons within these confining and diffractive structures. We present a sinking experimental spontaneous emission enhancement, related to a peaked photon density of states. The last part deals with a measurement of the modal gain spectrum: the consequence of the slowing of a guided mode around the coupling window onto the optical amplification of a propagating signal is discussed

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Michel, Pierre A. "Perte de la cohérence d'un faisceau laser intense lors de sa propagation dans un plasma." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. http://www.theses.fr/2003EPXX0031.

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Rivière, Luc. "Influence des paramètres de fabrication d'un coupleur directif électrooptique en LiNbO₃ : Ti sur ses facteurs de mérite." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112005.

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Abstract:

Cette thèse étudie l’influence des paramètres de fabrication d’un coupleur directif électrooptique en LiNbO₃ : Ti sur des facteurs de mérite. Le modèle développé est appliqué à la conception d’un modulateur rapide pour liaison optique à 1. 5 μm. L’évolution des principales propriétés optiques (taille de mode, longueur de couplage) avec les conditions de diffusion est présentée sous forme de diagrammes normalisés, facilement exploitables. L’utilisation de ces résultats permet de déterminer le choix de paramètres optimisant les pertes totales d’insertion du composant à des fibres amorces. La géométrie des électrodes étant fixée par la bande passante électrique, on calcule l’évolution de la tension de commande avec les conditions de diffusion. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les prédictions théoriques. Différents moyens d’améliorer les facteurs de mérite sont suggérés
This thesis studies the influence of the fabrication parameters pf a Ti: LiNbO₃ electro-optic directional coupler on its figures of merits. A theoretical model has been developed and its predictions applied to the design of high-speed modulators for 1. 5 μm fiber-optic communication system. The optical properties of the guiding structure (mode size, coupling length) as a function of diffusion conditions are presented in normalized form. The results are then used to determine the fabrication parameters so as to minimize total insertion loss of a fiber pigtailed device. The electrode geometry is dictated by band with considerations ant the variation of the associated switching voltage is calculated as a function of diffusion parameters. Experimental results have been found to be in good agreement with the theoretical predictions. Suggestions to improve the figures of merit are put forward

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Riou, Fabienne. "Modélisation et caractérisation d'un amplificateur optique à semiconducteurs avec adaptateurs de mode." Saint-Etienne, 1994. http://www.theses.fr/1994STET4002.

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Abstract:

Ce mémoire traite de la conception et de la caractérisation d'un amplificateur optique à semiconducteurs dans lequel sont inclus des adaptateurs de mode. L'idée est ici de modifier la structure guidante afin de faciliter le couplage entre le mode guide de l'amplificateur et celui d'une fibre standard. Pour cela, le guide est affiné, dans ses parties terminales, au moyen de marches gravées. Ainsi, le mode guide est déconfiné, ce qui lui permet de s'élargir et d'être plus adapté au mode guide de la fibre. Dans un premier temps, un modèle décrivant la propagation du mode le long d'un guide plan présentant des marches abruptes a permis de définir une structure optimisée du point de vue des pertes induites par l'adaptateur de mode. Cette première étape a conduit à la spécification puis a la réalisation par A. A. R. D'un composant à ruban large démontrant la validité de l'idée. D'autre part, le modèle conçu a servi de référence pour la mise au point d'une analyse en mode propage (BPM) implantée dans le laboratoire, utilisant des techniques de différences finies. Puis, une structure à ruban étroit a été conçue à l'aide de cette dernière modélisation. Une fois réalisée, une caractérisation fine des dimensions modales a montré que l'élargissement du mode guide a bien été obtenu. Par ailleurs, la présence d'un rayonnement parasite le long de l'adaptateur a été mis en évidence et une modélisation utilisant ce rayonnement a conduit à l'interprétation des champs lointains mesurés. D'autre part, les pertes internes dues aux transitions ont été mesurées : ces pertes sont élevées du fait du nombre insuffisant de marches dans la zone active. Enfin, des caractérisations complémentaires prouvent que le composant présente des tolérances de positionnement assouplies, une relative insensibilité à la polarisation et une réflectivité résiduelle très faible

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Tchana, Wandji. "Étude et réalisation d'amplificateurs optiques à base de guides optiques dopés à l'erbium par le procédé sol - gel." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10219.

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Abstract:

Dans une conjoncture de plein essor des systemes de telecommunications, il parait utile de developper une technologie bas cout de type sol-gel, pouvant entrer dans la constitution de modules integres optoelectroniques comprenant des agdes (amplificateurs a base de guides dopes a l'erbium) pour la distribution optique de l'information chez l'abonne. Nous presentons dans ce travail l'etat de l'art concernant les differentes technologies utilisees en optique integree, notamment dans la fabrication des amplificateurs optiques a base d'erbium. Cette these aborde aussi les techniques de conception (methode des indices effectifs et methode des faisceaux propages) des guides passifs a geometrie fixe ou variable, et decrit la theorie des amplificateurs optiques suivant un modele a trois niveaux d'energie. Les problemes lies a la detection des signaux preamplifies optiquement sont analyses et une etude comparative est faite avec l'amplification electrique. La derniere partie de cette these traite enfin de la technologie sol-gel dans ses aspects chimiques, physiques et technologiques. Des amplificateurs sont realises par cette technique et presentent des proprietes optiques interessantes (pertes de propagation inferieures a 0,2 db/cm a 633 nm, indice de refraction = 1,52) et un gain lineaire de l'ordre de 1 db/cm. Une methode de calcul des caracteristiques des agdes et fondee sur la methode des faisceaux propages est ensuite proposee.

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Akkermans, Éric. "Propagation d'ondes dans les milieux désordonnés." Grenoble 1, 1986. http://www.theses.fr/1986GRE10050.

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Abstract:

Les phenomenes etudies font intervenir la phase de l'onde et la dimensionalite de l'espace de propagation. Dans le cas des systemes uni et bidimensionnels, les ondes subissant des collisions multiples elastiques interferent fortement et conduisent a des modes propres exponentiellement localises. Leur structure est etudiee sur la base d'un modele particulier de potentiel incommensurable. Le transport des phonons et des electrons dans les systemes unidimensionnels desordonnes a ete plus generalement caracterise

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Dissertations / Theses on the topic 'Propagation Optique'

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