Techniques collectives pour la recombinaison cohérente d'un grand nombre de fibres laser

par Cindy Bellanger

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jérôme Primot.

Soutenue en 2010

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les propriétés intrinsèques de la fibre optique utilisée comme milieu à gain en font un candidat idéal pour le développement de sources laser de haute puissance, aujourd’hui capable de rivaliser avec les lasers à état solide, tout en apportant ses avantages propres : robustesse, efficacité, qualité de faisceau potentielle, gestion de la thermique, compacité et tenue à l’environnement. Les domaines d’application sont nombreux : industrie ( usinage, marquage), défense ( télémétrie, imagerie), environnement (lidar), communications en espace libre, recherche fondamentale…Cependant, certaines applications nécessitent des puissances ou énergie encore supérieures à ce que peut délivrer une seule fibre associée à une bonne qualité de faisceau. Pour contourner cette difficulté, l’approche abordée ici est de répartir l’amplification sur plusieurs fibres lasers, puis de recombiner les faisceaux en espace libre. Ce travail est préparatoire à une nouvelle génération de lasers hyper-intenses et a été réalisé dans le cadre du projet ANR CAN, collaboration entre LOA,IOGS ,Thales R&T et Onera. Suivant le dimensionnement défini par l’étude théorique de la combinaison cohérente de faisceaux laser, un toron de 64 fibres collimatées chacune par une petite lentille est conçu puis réalisé technologiquement. Par extension de l’idée de l’interféromètre à décalage quadri-latéral, une méthode de mesure collective et auto-référencée de la phase des fibres mise au point. Enfin, une technique originale et auto-adaptative de mise en phase par holographie numérique est présentée et validée expérimentalement.

  • Titre traduit

    Collective techniques for coherent combining of fibre lasers


  • Résumé

    Thanks to their properties, fibre lasers can now compete with solid state lasers to develop hig power laser sources. They also bring inherent advantages in terms of robustness, efficiency, beam quality, thermal management and compacity. The applications of such sources include industry (machining, marking), defense ( telemetry, lidar), free space communications, fundamental research. Nevertheless, some of these applications still need higher power energy than that a single fiber can provide with a high beam quality. To overcome this limitation, an idea is to use several fibre lasers and to combine coherently the resulting beams in far field. This work is a first step to a new category of very high energy lasers, and was realized in the scope of a French National Agency (ANR) project called Coherent Amplyfing Network (CAN). This project is a collaboration between LOA,IOGS,Thales R&T and Onera. A theorectical study about coherent beam combining leads to the pratical requirements for an efficient combination. Then a bundle of 64 collimated fibres is designed and experimentally realised. By extending the idea of lateral shearing interferometers, a new method for phase measurement from fibres is demontrated. This leads to a collective and self-referenced phase sensor that completely match beam combining requirements. To end , an original self-adaptative technique of phase correction by digital holography is described and experimentally demonstrated.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (161 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 145-148

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2010)42
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