Добірка наукової літератури з теми "Dynamique de polarisation du VCSEL"

RÉSUMÉ Les plateaux palsiques étudiés sont localisés dans une vallée près de Kangiqsualujjuaq, le long de l'estuaire du George, à quelque 15 km du littoral de la baie d'Ungava. Le tond de la vallée a émergé des eaux de la mer D'Iberville et a été occupé par un lac avant 5400 BP. Une tourbière a commencé à se développer et à progresser au détriment du lac il y a environ 4500-4300 BP. L'aggradation du pergélisol près du lac actuel, au centre de la vallée, a eu lieu vers 1800-1600 BP; le soulèvement gélival a été plus tardif en bordure du plateau palsique, soit vers 800 BP. Selon les méthodes géophysiques employées en surface et dans les trous de forage (résistivité électrique, polarisation provoquée, polarisation spontanée et électromagnétisme), l'épaisseur du mollisol varie de 30 à 80 cm et celle du pergéiisol, de 3,5 m à plus de 15 m. On note également la présence de taliks sous les dépressions topographiques qui percent le plateau. La méthode de calométrie in situ et les mesures de la teneur en eau avec une sonde à neutron ont permis de déterminer la composition du mollisol et du pergéiisol. L'utilisation de toutes ces méthodes sur le même site donne une connaissance précise des propriétés physiques du milieu et une bonne perception de l'extension verticale et horizontale du pergéiisol. Le concept de morcellement des plateaux palsiques en palses isolées le long de « lignes de fusion » dans le pergéiisol est appuyé par les résultats des méthodes d'investigation électriques.

RésuméCette étude dresse un portrait du calendrier et de l’intensité de l’entrée ou du retour dans le marché du travail des femmes après la naissance d’un enfant au Canada, et des facteurs associés aux variations du rythme d’entrée ou de retour. Les comportements des mères ayant donné naissance à un enfant entre 1994 et 2003 sont analysés par la méthode d’analyse des transitions, à partir des données de l’Enquête sur la dynamique du travail et du revenu (EDTR). Cette étude montre d’abord que les responsabilités professionnelles et parentales des Canadiennes sont rapidement combinées après la naissance d’un enfant. Elle met également en évidence la polarisation nette du comportement professionnel des mères en fonction notamment de leur situation familiale et des caractéristiques de leur participation au marché du travail avant la naissance de l’enfant. Par ailleurs, l’analyse fait ressortir que l’effet de certaines variables varie différemment selon que les mères effectuent un retour sur le marché du travail à plein temps ou à temps partiel. Ces résultats illustrent la pertinence de prendre en compte le régime d’emploi dans l’analyse du comportement professionnel des femmes après l’arrivée d’un enfant, de manière à cerner plus finement les stratégies d’ajustement professionnel que les mères adoptent au fil du temps en fonction de leurs responsabilités professionnelles et familiales.

Résumé Rappelant, dans leurs grandes lignes, certaines des principales thèses qu'il défend depuis des années, l'auteur soutient que le phénomène central d'où tout découle dans le monde moderne demeure le développement inégal du capitalisme à l'échelle mondiale, développement qui a pour manifestation fondamentale la polarisation entre centres et périphéries. Les contradictions qu'impliqué le fonctionnement de ce système mondial atteignent leur violence maximale dans les périphéries. Il en résulte une dynamique objective qui produit dans ces périphéries des tentatives de déconnexion par rapport à la logique du capitalisme planétaire, tentatives qui prennent soit la forme de la révolution nationale populaire à vocation anticapitaliste, soit celle du mouvement de libération nationale qui, en se radicalisant, peut lui aussi déboucher sur la recherche d'un "au-delà du capitalisme". Les obstacles qui se dressent sur la voie de la déconnexion sont cependant considérables. Aussi, la lutte entre la tendance à l'expansion intégratrice du capitalisme à travers le monde et la tendance à la déconnexion des périphéries est-elle au cœur de l'histoire contemporaine. L'enjeu de cette lutte n'est rien moins que celui-ci : développement et libération des sociétés du Sud, ou au contraire destruction de ces sociétés? Et cette interrogation ne renvoie-t-elle pas à la vieille question: socialisme ou barbarie?

The dynamic second hyperpolarizability for real frequencies, [Formula: see text] in the limit ωi → 0 can be expressed as [Formula: see text] where ωL2 = ωσ2 + ω12 + ω22 + ω32 and [Formula: see text] is the frequency-independent (static) quantity; the parallel sutsscript [Formula: see text] indicates that the polarization and electric fields all lie along the same axis. In this paper the coefficient [Formula: see text] is evaluated exactly for the H atom and very accurately for H−, He, and Li+. A similar analysis is carried out for [Formula: see text] in the limit ω → ∞. Key words: nonlinear optics, hyperpolarizabilities, dispersion formulas.On peut exprimer la deuxième hyperpolarisabilité dynamique de fréquences réelles, [Formula: see text] dans la limiteωi → 0, peut être exprimée sous la forme [Formula: see text], dans laquelle ωL2 = ωσ2 + ω12 + ω22 + ω32 et [Formula: see text] est la quantité (statique) indépendant de la fréquence; l'indice parallèle [Formula: see text] indique que la polarisation et les champs électriques sont situés dans le même axe. Dans ce travail, on a fait une évaluation exacte de [Formula: see text] pour l'atome d'hydrogène et d'une façon précise pour H−, He et Li+. On a effectué une analyse semble pour [Formula: see text]dans la limite ω → ∞. Mots clés : optique non linéaire, hyperpolarisabilités, formules de dispersion. [Traduit par la rédaction]

La diode laser est un composant clef de notre vie de tous les jours. Inventée il y a cinquante ans (1962) elle est utilisée aujourd'hui pour lire l'information encodée sur des disques compacts dans les lecteurs CD, pour transmettre l'information sous forme optique dans les réseaux de télécommunications à fibres optiques, pour scanner nos articles dans les supermarchés, pour aider au positionnement, à l'éclairage et à l'affichage dans des systèmes multimédias. Ces applications nécessitent un comportement stable et surtout prédictible du composant laser. Cependant, il a été démontré depuis plus de trente ans que sous certaines conditions, la diode laser émet une puissance fluctuant dans le temps de façon chaotique c'est-à-dire imprévisible. Le chaos ou la sensibilité extrême d'un système dynamique conduisant à son imprédictibilité, a aujourd'hui été observé dans grands nombres de systèmes physiques et biologiques. Le chaos explique par exemple aujourd'hui l'impossibilité mathématique de prédire la météo au-delà de quelques jours. Cette thèse est donc à la confrontation de deux thèmes scientifiques majeurs: le comportement dynamique et les performances de diodes lasers, et l'étude du chaos optique. Nous proposons dans un premier temps d'étudier la génération de chaos optique par une diode laser à l'aide d'une rétroaction optique conduisant à des dynamiques complexes entre deux états de polarisation du laser. L'analyse approfondie de ces dynamiques montre l'existence de propriétés de corrélation inattendues entre polarisation se manifestant à plusieurs échelles de temps distincts. Nous démontrons d'une part l’interaction qui existe entre ces échelles de temps et proposons d'autre part une interprétation physique à ce phénomène.Dans un second temps, nous nous intéressons à une dynamique particulière conduisant à un basculement régulier entre deux états de polarisation dans une diode laser soumis à une rétroaction optique modifiant l'état de polarisation. Ces basculements sont à l'origine de modulation ondes carrées. La fréquence de modulation est modulable de manière très simple par une modification de la rétroaction. De plus, nous observons l'apparition de dynamiques oscillants et entretenues accompagnant les états hauts des ondes carrées. Une analyse expérimentale et numérique montre que la fréquence de ces oscillations dépassent les fréquences typiques observées pour ce genre de système laser. L'étude analytique prévoit des fréquences pouvant aller au-delà des 20 GHz sur des dispositifs lasers particuliers appelés VCSELs
Laser diodes have become a key component in our everyday life. Discovered 50 years ago (1962), laser diode is used for reading information engraved in compact disk (CD), for transmitting informations in modern telecommunication systems based on optical fibers, for reading bar codes at the supermarket, for positioning and ranging and for lightning. All those applications need a stable and predictible behavior of the laser. Nonetheless, it has been shown that lasers can emit an chaotic fluctuation of light intensity under certain conditions i.e. an unpredictable dynamic. The chaos, or the high sensitivity of a system leading to its unpredictibility, is nowaday observed in a large variety of physical and biologial systems. Chaos explains for example the mathématical impossibility to predict the weather beyond few days. This thesis is therefore at the interface between two main scientific themes : the dynamical behavior and the specifications of laser diodes, and the study of optical chaos.We propose in a first part to study the generation of optical chaos from a laser diode using an optical feedback which leads to complex dynamics between two polarisation states of the laser. An in-depth analysis of this dynamic shows the existence of unexpeted correlation properties between the polarisations which manifest themselves on several time-scales. We demonstrate, on the one hand, the interplay between the different time-scales and on the other hand, we bring a physical interpretation to this phenomenon.In a second part, we focus on a peculiar dynamic leading to regular switching between two polarization states in a laser diode subjected to optical feedback. Those swtichings lead to square-wave modulations. The modulation frequency can be driven by a simple modification of the feedback parameters. In addition, we observe the emergence of oscillatory and undamped dynamics which accompagny the upper state of the square-wave. An experimental and numerical analysis show that the frequency of those oscillations exceed the usual frequency signatures for this kind of laser system. The analytical study predicts frequencies going beyond 20 GHz for a peculier type of lasers called VCSELs

Dans ce travail, nous étudions la dynamique non linéaire de diodes laser injectées optiquement avec des peignes de fréquence.Nous analysons d'abord théoriquement et expérimentalement la dynamique non linéaire des lasers à émettant par la tranche (EELs) à partir d'une injection optique de peignes de fréquence. Les paramètres d'injection et les propriétés du peigne injecté sont variés pour dévoiler plusieurs dynamiques verrouillées et déverrouillées. Pour une force d'injection suffisamment grande et sur une large plage de désaccord, le verrouillage d'injection bifurque vers une dynamique temporelle correspondant à un peigne de fréquence optique qui étend le peigne injecté à un spectre optique beaucoup plus large. Une analyse de bifurcation révèle une dynamique de peigne de fréquence harmonique en cascade conduisant à une augmentation significative des lignes de peigne de sortie. Nous avons également utilisé les paramètres d'injection, les propriétés du peigne et le courant d'injection pour contrôler les propriétés du nouve peigne. Dans un deuxième temps, nous analysons expérimentalement la dynamique non linéaire et les propriétés de polarisation dans des lasers émettant par la surface (VCSEL) soumis à une injection optique orthogonale avec des peignes de fréquence. Plus important encore, le VCSEL montre deux peignes de fréquence avec une polarisation orthogonale à partir d'un seul appareil pour certains paramètres d'injection. Nous démontrons également la possibilité de contrôler le taux de répétition des peignes à une ou deux polarisations grâce à la génération de peignes à fréquence harmonique. Nous présentons enfin expérimentalement et théoriquement la dynamique d'injection de VCSEL à partir d'une injection de peigne de fréquence optique avec une polarisation parallèle à celle du VCSEL. Nous montrons que la performance des peignes à deux polarisations sont limitées à une injection de courant élevé dans le cas d'une injection optique parallèle. Pour un courant de polarisation fixe, la dynamique des deux peignes de polarisation disparaît lorsque l'on augmente l'espacement des peignes injectés.Cette thèse démontre donc outre son intérêt pour la dynamique laser non linéaire, l'injection optique est une technique permettant d'exploiter les propriétés de peigne dans les diodes laser
In this work, we study the nonlinear dynamics of laser diodes optically injected with frequency combs.We first theoretically and experimentally analyze the nonlinear dynamics of edge-emitting lasers (EELs) from an optical injection of frequency combs. The injection parameters and injected comb properties are varied to unveil several locked and unlocked dynamics. For large enough injection strength and over a large detuning range, the injection locking bifurcates to a time-periodic dynamics corresponding to an optical frequency comb that extends the injected comb to a much broader optical spectrum. A bifurcation analysis reveals a cascade harmonic frequency comb dynamics leading to a significant increase in the output comb lines. We have also used the injection parameters, comb properties, and injection current to control the new comb properties. We secondly analyze the nonlinear dynamics and polarization properties in vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) subject to orthogonal optical injection with frequency combs experimentally. Most importantly, the VCSEL shows two frequency combs with orthogonal polarization from a single device for some injection parameters. We also demonstrate the possibility to control the single or two polarizations comb repetition rate through harmonic frequency combs generation. We finally present experimentally and theoretically the VCSEL injection dynamics from parallel optical frequency comb injection. We show that the two polarizations combperformance is restricted to high current injection in the case of parallel optical injection. For fixed bias current, the two polarization comb dynamics disappear when increasing the injected comb spacing.This thesis therefore demonstrates besides its interest for nonlinear laser dynamics, optical injection is a technique to harness the comb properties in laser diodes

Le laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL ou Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) comporte des avantages compétitifs par rapport aux lasers émettant par le côté. Le VCSEL présente souvent deux modes de polarisation linéaire orthogonaux avec des fréquences et des gains optiques presque identiques. Dès lors, de faibles perturbations telles que des modifications du courant d injection ou de la température peuvent induire des basculements de polarisation. Toutefois, en utilisant un schéma d injection optique d un faisceau laser externe, il est possible de contrôler ces instabilités de polarisation. Nous nous intéressons au contrôle du basculement de polarisation, à la bistabilité de polarisation ainsi qu à la compétition des modes transverses d un VCSEL soumis à injection optique de polarisation orthogonale. En variant les paramètres d injection¡(puissance injectée et désaccord en fréquence entre le laser maître et le VCSEL), nous montrons que le basculement de polarisation implique des dynamiques non linéaires telles le mélange d ondes, le cycle limite, la résonance subharmonique ainsi qu une route de doublement de période vers le chaos optique. L analyse des bifurcations sous-jacentes permet de dresser une cartographie des dynamiques de basculement de polarisation du VCSEL. orthogonaux affecte la qualité de la synchronisation du chaos. Ces résultats sont intéressants dans le cadre du développement de liaisons de communication sécurisée par chaos optique. Dans notre thèse, nous étudions également la synchronisation du chaos de VCSELs dans un schéma de couplage unidirectionnel. Nous montrons que la compétition des modes de polarisation linéaire
Vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) have competitive advantages with respect to conventional edge-emitting lasers such as the fabrication of dense two-dimensional VCSEL arrays for optical interconnects. VCSELs exhibit intriguing polarization properties which are critical in polarization-sensitive applications. Polarization switching (PS) between two VCSEL s preferential orthogonal linearly polarized (LP) modes may be induced by changing the bias current, temperature or, externally, through orthogonally polarized optical injection. Depending on optical injection parameters, i.e., the injected power and the frequency detuning, injection-locking of the VCSEL can be achieved. We contribute to the study of polarization bistability, polarization switching (PS), injection-locking and transverse mode competition in a VCSEL subject to orthogonal continuous-wave optical injection. We experimentally show and theoretically demonstrate that PS and locking may involve rich nonlinear dynamics including wave mixing, limit cycle, subharmonic resonances or a period-doubling route to chaos. In particular, we analyze the interplay between PS and the underlying nonlinear dynamics, and unveil its bifurcation mechanisms. Our study brings a new insight into the physics of polarization dynamics in externally-driven VCSELs. Chaos synchronization of coupled VCSELs is also investigated. A feedback-induced chaotic light from the master VCSEL is unidirectionally injected into the slave VCSEL. We show that the synchronization quality can be significantly enhanced when chaos involves both orthogonal LP modes. This result is interesting for chaos communication schemes based on VCSELs

Ce travail s'inscrit dans le cadre général de l'étude des mécanismes de couplage entre oscillateurs. Deux aspects sont abordés qui concernent respectivement le couplage par proximité de deux microlasers au sein d'une même galette et les interactions entre modes de polarisation dans les microlasers YAG présentant de faibles anisotropies.
L'étude expérimentale du couplage de deux lasers continus a mis en évidence trois régimes dynamiques différents qui apparaissent successivement à mesure que les fréquences propres des cavités des lasers se rapprochent : i) lasers quasi indépendants, ii) instabilités périodiques et chaotiques et iii) verrouillage de phase des lasers.
Le modèle développé pour rendre compte des caractéristiques du couplage introduit un coefficient de couplage complexe. Il reproduit de façon remarquable l'ensemble des résultats expérimentaux et de plus a permis de proposer une méthode fiable de mesure du coefficient de couplage. Une étude détaillée du recouvrement entre les modes des lasers et le profil non uniforme du gain et de l'indice de réfraction a permis d'établir une expression analytique reproduisant correctement l'évolution des parties réelle et imaginaire du coefficient de couplage en fonction de la distance entre lasers.
La dynamique de polarisation des microlasers YAG, et en particulier des lasers Nd3+,Cr4+:YAG, met en jeu la biréfringence liée aux contraintes locales, l'anisotropie de gain induite par un faisceau de pompe polarisé linéairement et de celle de l'absorbant saturable. Suivant l'importance relative de ces différentes anisotropies, le laser peut émettre dans l'un et/ou l'autre des modes propres de la biréfringence ou avoir une polarisation orientée de façon privilégiée suivant l'un des axes cristallins de l'absorbant.
Les observations expérimentales ont pu être reproduites analytiquement et/ou numériquement à l'aide d'un modèle qui rend compte de l'évolution temporelle des composantes du champ selon les axes propres de la biréfringence ainsi que celle de leur phase relative. L'anisotropie du gain est décrite par deux coefficients d'anisotropie respectivement relatifs à la pompe et au laser. L'anisotropie de l'absorbant saturable est prise en compte grâce à l'introduction d'inversions de populations associées à chacun des axes cristallins.

Le laser à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL ou Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) comporte des avantages compétitifs par rapport aux lasers émettant par le côté. Notamment, l'émission par la surface permet la fabrication de matrices bidimensionnelles de VCSELs intéressants pour les réseaux d'interconnexion et le routage tout optique. Le VCSEL présente souvent deux modes polarisation linéaire orthogonaux avec des fréquences et des gains optiques presque identiques. Dès lors, de faibles perturbations telles que des modifications du courant d'injection ou de la température peuvent facilement induire des basculements de polarisation. Toutefois, en utilisant un schéma d'injection optique, il est possible de contrôler ces instabilités de polarisation.
Nous nous intéressons au contrôle du basculement de polarisation ainsi que la compétition des modes transverses d'un VCSEL soumis à injection optique de polarisation orthogonale. Nous montrons expérimentalement et théoriquement la dynamique de basculement de polarisation dans le plan des paramètres d'injection (puissance injectée et désaccord en fréquence entre le laser maître et le VCSEL) implique des dynamiques non linéaires telles le mélange d'ondes, les cycles limites ainsi qu'une route de doublement de période vers le chaos optique. L'analyse des bifurcations sous-jacentes nous a permet de dresser une cartographie de la dynamique de basculement de polarisation du VCSEL.
Dans notre thèse, nous étudions également la synchronisation du chaos de VCSELs dans un schéma de couplage unidirectionnel. Nous montrons que la compétition des modes de polarisation linéaire orthogonaux affecte la qualité de la synchronisation du chaos. Ces résultats sont intéressants dans le cadre du développement récent de liaisons de communication sécurisée par chaos optique.

Ce travail porte sur l'étude d'antennes agiles en directivité et polarisation, et de leurs circuits d'alimentation. Cette agilité est obtenue au moyen de différents éléments actifs dont les propriétés sont mises à profit pour modifier le fonctionnement électromagnétique des antennes. Des composants semi-conducteurs classiques comme les diodes PIN ou les varactors sont ainsi reportés sur des circuits d'alimentation des antennes selon les techniques MIC (microwave integrated circuit). Une architecture innovante de coupleur reconfigurable à base de varactors est proposée, étudiée et théorisée. Ce coupleur hybride est associé à une antenne à double alimentation orthogonale. Le système complet permet une reconfiguration de la polarisation de l'onde rayonnée par l'antenne, allant d'une polarisation parfaitement linéaire à une polarisation circulaire. Les mesures de cette antenne montrent un rapport axial pour la polarisation circulaire de 0,8dB. Une seconde application proposée permet de réaliser électroniquement une variation sur un angle de 90° de la direction de polarisation d'une antenne. Les mesures montrent qu'une polarisation linéaire de qualité est conservée tout au long de la rotation. Dans une troisième étude, une antenne microruban est associée à deux éléments parasites sur un même substrat. En modifiant la réactance de charge des deux éléments parasites, une reconfiguration du diagramme de rayonnement de l'antenne est observée. Enfin, différentes solutions sont proposées pour alimenter un réseau linéaire. Une première solution utilisant deux coupleurs hybrides en mode réflexion et des diodes PIN permet de réduire le nombre de composants nécessaires à la conception. Un second déphaseur basé sur le coupleur reconfigurable et la méthode de la sommation des vecteurs en quadrature est étudiée. Ce déphaseur est associé à un réseau de deux antennes pour modifier l'angle de focalisation du réseau. Enfin, une solution totalement intégrée sur Silicium haute résistivité à 60 GHz utilisant des composants microsystèmes est étudiée et réalisée grâce au procédé micro-électronique de la société MEMScap. Les déphaseurs utilisent la technique des lignes commutées. Des commutateurs MEMS de type série et parallèles sont conçus, simulés et réalisés. Le système final occupe une place de 0,5*1mm².

Ce travail porte sur l'étude d'antennes agiles en directivité et polarisation, et de leurs circuits d'alimentation. Cette agilité est obtenue au moyen de différents éléments actifs dont les propriétés sont mises à profit pour modifier le fonctionnement électromagnétique des antennes. Des composants semi-conducteurs classiques comme les diodes PIN ou les varactors sont ainsi reportés sur des circuits d'alimentation des antennes selon les techniques MIC (microwave integrated circuit). Une architecture innovante de coupleur reconfigurable à base de varactors est proposée, étudiée et théorisée. Ce coupleur hybride est associé à une antenne à double alimentation orthogonale. Le système complet permet une reconfiguration de la polarisation de l'onde rayonnée par l'antenne, allant d'une polarisation parfaitement linéaire à une polarisation circulaire. Les mesures de cette antenne montrent un rapport axial pour la polarisation circulaire de 0,8dB. Une seconde application proposée permet de réaliser éléctroniquement une variation sur un angle de 90° de la direction de polarisation d'une antenne. Les mesures montrent qu'une polarisation linéaire de qualité est conservée tout au long de la rotation. Dans une troisième étude, une antenne microruban est associée à deux éléments parasites sur un même substrat. En modifiant la réactance de charge des deux éléments parasites, une reconfiguration du diagramme de rayonnement de l'antenne est observée. Enfin, différentes solutions sont proposées pour alimenter un réseau linéaire. Une première solution utilisant deux coupleurs hybrides en mode réflexion et des diodes PIN permet de réduire le nombre de composants nécessaires à la conception. Un second déphaseur basé sur le coupleur reconfigurable et la méthode de la sommation des vecteurs en quadrature est étudiée. Ce déphaseur est associé à un réseau de deux antennes pour modifier l'angle de focalisation du réseau. Enfin, une solution totalement intégrée sur Silicium haute résistivité à 60 GHz utilisant des composants microsystèmes est étudiée et réalisée grâce au procédé micro-électronique de la société MEMScap. Les déphaseurs utilisent la technique des lignes commutées. Des commutateurs MEMS de type série et parallèles sont conçus, simulés et réalisés. Les système final occupe une place de 0,5*1mm²
This study concern reconfigurable antenna and their feeding circuit. Directivity and polarisation agility is obtained using different active components as PIN diodes and varactors which directly reported on the feeding circuit using MIC (microwave integrated circuit). A novel architecture of quasi-lumped coupler based on varactor is proposed, studied and theorized. This hybrid coupler is associated to a dual-orthoganal feed antenna. The system allow a reconfiguration of the polarization of the radiated antenna from a linear polarization to a circular one. Measurements show an axial ratio for the circular polarization of 0. 8dB. In a second application, a linear polarization can be rotated on a 90° angle. Measurements show that a high quality linear polarization is conserved during the rotation. In a third study, a microstrip antenna is associated with two parasitic elements. While the reactance connected to the parasitic elements is changed, a reconfiguration of the radiating pattern is observed. Eventually, diffent soltions are proposed to feed a linear array of antenna. A first solution using two hybrid coupler in reflection mode et PIN diodes permits to reduce the number of active devices needed. A second phased shifter based on the quasi-lumped hybrid coupler and the summation method is studied. This phase shifter is associated with an array of two antennas to modify the focusing of the radiating beam. Finally, a solution fully integrated on a high K silicon substrate is studied and realised. Phase shifter are using switching line technique

Préparation et étude de nouveaux dinitroxydes comme agents de polarisation en polarisation dynamique nucléaire (PDN) en phase solide. La principale limite de la RMN, en tant qu'outil de détection ou d'imagerie (IRM), est sa faible sensibilité qui résulte principalement de la faible différence d'énergie entre les états de spin nucléaire entre lesquels on observe la résonance. A l'équilibre thermique, la polarisation nucléaire PI (différence de population entre les états de spin) est très faible et le signal RMN, qui lui est proportionnel, sera peu intense. Le but de la Polarisation Dynamique Nucléaire (PDN) est d'augmenter l'intensité de signaux de RMN, en transférant vers des spins nucléaires de la polarisation de spin électronique PS, plus élevée que celle des spins nucléaires (PS/PI = 658 pour 1H). Depuis une quinzaine d'années, la PDN connaît un regain d'intérêt et un champ de développement exceptionnels. Cette renaissance de la PDN est surtout due aux importants travaux de fond du groupe de R. G. Griffin et ceux plus récents du groupe d'Ardenkjaer-Larsen. Ces travaux ont entre autre montré qu'avec des radicaux trityl ou des dinitroxydes, la PDN pouvait permettre d'atteindre de fortes augmentations du rapport signal sur bruit, en RMN en phases solide et liquide. Les propriétés de l'espèce paramagnétique à partir de laquelle se fait le transfert de polarisation spin électronique - spin nucléaire, jouent un rôle primordial dans l'efficacité de ce transfert. Au cours de notre travail, nous avons réalisé les synthèses de cinq nouveaux biradicaux de la famille des dinitroxides
Preparation and study of new dinitroxydes as polarizing agents in dynamic nuclear polarization (DNP) in solid state. Nowadays, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is one of the most important structure elucidation techniques in chemistry and biochemistry, NMR is also the underlying principle of magnetic resonance imaging (MRI). However, the use of NMR to investigate various materials or biological systems is still limited by its inherent low sensitivity. This arises from the relatively small size of the Zeeman interaction of the nuclear spins with an external magnetic field which leads to small Boltzmann polarizations (PI) and weak NMR signals. Dynamic Nuclear Polarization (DNP) is a prominent process to achieve a high non-equilibrium nuclear spin polarization by transferring to nuclear spins the higher electron spin polarization PS (PS/PI = 658 for 1H)) of unpaired electrons, belonging for example to stable free radicals. The past fifteen years has witnessed a renaissance in the use of DNP. This renewed interest is due to the outstanding work of the R. G. Griffin's group and the more recent work of the Ardenkjaer-Larsen's group. These authors have shown, among other, that with the use of trityl radicals or dinitroxides, PDN allowed to reach impressive signal enhancements for solid state and liquid NMR. The characteristics of the paramagnetic species used as polarizing agent play a pivotal role in the efficiency of a DNP process. In the course of our work we have performed the synthesis of five new dinitroxides, and through collaborations we tested their performance as polarizing agents for solid state PDN at 100 K, 9,4 T [263 GHz (RPE), 400 MHz (RMN)]