Etude photométrique de l’atome de sodium : application aux étoiles lasers (LGS ET PLGS)

par Ioana Moldovan

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Paul Pique.

Soutenue en 2008

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Pour corriger la dégradation des images astronomiques due aux turbulences atmosphériques, les astronomes ont proposé de créer une étoile laser dans la haute atmosphère. Cette thèse a pour objectif l'étude théorique et expérimentale au laboratoire des différents processus d'excitation du sodium mésosphérique pour obtenir une source monochromatique et polychromatique, afin d'estimer avec précision le flux retourné d'une expérience sur le ciel. Les deux premières parties sont consacrées au contexte scientifique à l'interface entre la physique et l'astronomie, et à la description de diverses propriétés de l'atome de sodium, ainsi qu'à deux études portant sur les propriétés de polarisation de la fluorescence de Na. L'étude du laser sans mode UV, développé au LSP, est ensuite réalisée. La partie suivante décrit en détail l'expérience de photométrie ainsi que la mesure des paramètres nécessaires comme les profils spatiaux, temporels et spectraux du laser, ainsi que la densité de sodium. Enfin, on présente le développement d'un modèle cinétique (REM) de l'excitation du sodium utilisant des équations de taux dans plusieurs cas: excitation à un photon à 589 nm, excitation à un photon à 330 nm et excitation à deux photons résonants ou non résonants. Un très bo accord avec le code BEA CON et les résultats expérimentaux confirme la validité de ce modèle. A l'aide du code REM, les différentes méthodes sont comparées et l'efficacité de l'excitation du sodium mésosphérique est calculée. Ce travail montre que, dans les meilleures conditions et pour les puissances laser envisagées dans le projet ELPOA actuel, le flux retourné à 330 nm ne dépassera pas 5x104 photons/m2/s.

  • Titre traduit

    Photometric study of the sodium atom : application to laser guide star (LGS et PLGS)


  • Résumé

    Ln order to correct the astronomical images degradation due to the atmospheric turbulences, the astronomers propose to create a laser guide star in the high atmosphere. The purpose of this thesis is to study experimentally and theoretically in the laboratory different mesospheric sodium excitation methods to obtain a monochromatic and a polychromatic source, to choose the most appropriate solution, and to estimate accurately the returned flux of an experiment to the sky. The first two parts of this report describe respectively the scientific context which is at the interface of physics and astronomy, and several properties of the sodium atom as weIl as two theoretical and experimental studies about the polarisation properties of the Na fluorescence. The study of the UV modeless laser developed at LSP is presented. The next part explains precisely the photometry experiment and also the measurement of the needed parameters, such as spatial, temporal and spectral laser profiles and the atomic density. At last, we present the development of a kinetic model (called REM) of the sodium excitation via the rate equations in several cases: one photon excitation at 589 nm, one photon excitation at 330 nm, and two-resonant-or-non-resonant-photons excitation. A very good agreement with the BEACON code and the experimental results confirms the validity of this model. Thanks to REM code, the different methods are compared and the mesospheric sodium excitation efficiency is calculated. This work shows that in the best case and for the present ELP-OA project lasers power, the returned flux at 330 nm is around 5 x 104 photons/m2/s.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (266 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 147 réf.

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  • Cote : TS08/GRE1/0060/D
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  • Cote : TS08/GRE1/0060
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