Nouveaux concepts de sources lasers et paramétriques pour lidar à absorption différentielle

par Thomas Hamoudi

Projet de thèse en Lasers, molécules, rayonnement atmosphérique

Sous la direction de Patrick Georges.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière (2015-.... ; Orsay, Essonne) , en partenariat avec Laboratoire Charles Fabry (Palaiseau, Essonne) (laboratoire) , Lasers (equipe de recherche) et de Institut d'optique théorique et appliquée (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    La surveillance et le contrôle des émanations de gaz à effet de serre sur les sites industriels est une thématique majeure pour accompagner la transition écologique. Pour répondre à cette problématique, une approche est de sonder la concentration en gaz des panaches émis par les usines. Une solution d'avenir repose sur le développement d'une instrumentation de mesure lidar par absorption différentielle (DIAL), permettant d'analyser la concentration et de localiser les émanations. Dans ce contexte, l'ONERA s'est engagé dans le développement de sources paramétriques (OPO) énergétiques et accordables dans des bandes spectrales identifiées. La démocratisation d'une telle technologie nécessite le développement d'un instrument polyvalent, robuste et très compact. Pour atteindre ces objectifs, le projet mettra l'accent sur les points suivants : • Polyvalence : mener des travaux sur la source laser du LIDAR multi-espèces afin de la rendre accordable rapidement (~100 μs) et continument sur plusieurs nanomètres avec une précision de l'ordre de 10 MHz. Pour cela, plusieurs nouveaux concepts de sources seront étudiés dans la cadre d'une collaboration entre le Laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'Optique et l'ONERA. • Robustesse : supprimer les pièces mobiles du LIDAR et être mieux adapté aux applications terrain. • Compacité : travailler à la réalisation d'un instrument LIDAR d'une grand compacité. Pour cela, on développera une nouvelle méthode de mesure IP DIAL équipée d'un double système de détection directe et hétérodyne afin de caractériser leur concentration et localiser les panaches. L'originalité des architectures permettra d'obtenir des performances métrologiques sans équivalence ouvrant ainsi le champ d'applications des lidars DIAL The monitoring and control of greenhouse gas emissions at industrial sites is a major concern to support ecological transition. To address this problem, one approach is to probe the gas concentration of the plumes emitted by the factories. A promising solution is based on the development of a LIDAR instrumentation by differential absorption (DIAL), allowing to analyze the concentration and to locate the emanations.

  • Titre traduit

    New concepts of laser and parametric sources for differential absorption lidar


  • Résumé

    In this context, ONERA is committed to the development of high-energy and wavlength-tunable parametric sources (OPO) in relevant spectral bands. The spreading of such technology requires the development of a versatile, robust and very compact instrument. To Mots clés - Keywords Profil et compétences recherchées - Profile and skills required achieve these objectives, the project will focus on: • Versatility: development of novel laser sources that will be quickly (~ 100 μs) and continuously tunable on several nanometers with an accuracy of the order of 10 MHz to enable efficient multi-species LIDAR detection. To this end, several new source concepts will be studied within the framework of a collaboration between the Laboratoire Charles Fabry from the Institut d'Optique and ONERA. • Robustness: remove moving parts from LIDAR and be better suited to field applications. • Compactness: working on a compact LIDAR instrument. For this purpose, a new IP DIAL measurement method will be developed, equipped with a dual direct and heterodyne detection system to characterize their concentration and to locate the plumes. The originality of the architectures will allow to obtain metrological performances without equivalence thus opening the field of applications of the DIAL lidars