Imagerie laser à synthèse d'ouverture par réinjection optique

par Arnaud Witomski

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Éric Lacot.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Nous présentons dans ce mémoire une technique d'imagerie laser à synthèse d'ouverture par réinjection optique. L'imageur de base, appelé Laser Optical Feedback Imaging (LOFI), détecte la faible quantité de lumière rétrodiffusée par la cible à analyser, qui est décalée en fréquence et réinjectée dans la source laser pour être amplifiée par la dynamique du laser. Le grand avantage de cette technique est qu'elle est auto-alignée, c'est à dire que le laser est à la fois la source et le détecteur. La résolution spatiale des images LOFI est limitée par la diffraction : nous proposons d'adapter la technique de synthèse d'ouverture, bien connue dans le domaine radar, pour nous affranchir de ce problème. En mettant à profit le balayage du laser sur la cible pour faire l'acquisition de l'image pixel par pixel, nous montrons qu'il est possible d'augmenter synthétiquement l'ouverture de collection du système et donc la résolution de l'image. Nous présentons le traitement du signal adapté à la reconstruction de l'image super-résolue à partir des données acquises pour les différentes positions successives du laser. Nous montrons qu'on peut étendre cette technique utilisée en balayage linéaire à un balayage angulaire et que nous pouvons obtenir une résolution, non seulement meilleure que la limite de diffraction, mais également meilleure que celle obtenue avec un balayage linéaire. Nous validons cette technique expérimentalement en comparant des images LOFI obtenues avec et sans synthèse d'ouverture. Nous présentons ensuite dans ce mémoire le dispositif LOFI en régime paramétrique soumis à une modulation de pompage. Nous présentons l'analyse d'un laser soumis de manière synchronisée à une réinjection optique décalée en fréquence et une modulation de pompage et nous montrons qu'il est possible d'amplifier paramétriquement le signal rétrodiffusé par la cible. Nous validons cette analyse par des résultats numériques et expérimentaux et nous démontrons qu'il est possible de déterminer la quantité de lumière réinjectée dans le laser


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Synthetic aperture laser optical feedback imaging


  • Résumé

    We present in this PhD thesis a technique of synthetic aperture laser imaging. The basic imager, called Laser Optical Feedback Imaging (LOFI) detects the weak frequency-shifted optical feedback retrodiffused by the target, which is amplified by the laser dynamics. The great advantage of this technique is its self-alignment, i. E. The laser is the source and the detector. The spatial resolution of the images LOFI is diffraction-limited : we propose to adapt the technique of synthetic aperture, well known in radar to overcome this problem. Using the scanning of the laser on the target required to form the image pixel by pixel, we show that it is possible to increase the collection aperture of the system, hence the resolution. We present the signal processing aimed at the reconstruction of the super-resolved image from the history datas along the direction of motion. We show that it is possible to extend the technique using a linear scanning, to an angular scanning and that we can obtain a resolution not even better than the diffraction limit, but also better than the resolution reachable with a linear scanning. We illustrate this technique with experimental results that compare the images LOFI with and without synthetic aperture operation. Then, we present the parametric working of the LOFI device subject to a pump modulation. We present the analysis of a laser subject to a synchronized frequency-shifted optical feedback and a pump modulation and we show that it is possible to have parametric amplification of the weak feedback from the target. We illustrate this analysis with numerical and experimental results and we demonstrate that it is possible to determinate the amount of light retrodiffused in the laser

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Informations

  • Détails : 1 vol. (136 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 133-134

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0050/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0050
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