Etude theorique et experimentale des modes propres et etats propres dans les lasers en anneau : applications a la gyrometrie et a la detection d'effets petits

par Fabien Bretenaker

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Albert Le Floch.

Soutenue en 1992

à Rennes 1 .

mots clés

• Physique
• Domaines classiques de la physique
• Laser en anneau
• Diffraction resonnante
• Separation spatiale
• Effet goos-hanchen
• Gyrometre optique
• Etats propres
• Magnetometre laser
• Zone aveugle et biais

Résumé

Une description spatiale et vectorielle des modes propres et etats propres dans les lasers en anneau est exposee. La dynamique des rayons sagittal et tangentiel de mode sous l'influence des effets de lentille resonnants et les mecanismes de diffraction resonnante associes y sont etudies pour un ou deux isotopes. La non-reciprocite de ces mecanismes explique alors les biais observes dans les gyrolasers. Le role de la diffraction dans la zone aveugle est aussi isole, permettant d'observer la rotation terrestre par effet sagnac inverse. La separation spatiale des etats propres permet de construire des cavites a plusieurs axes de propagation dont les etats propres generalisent spatialement le modele des matrices de jones. Ceci permet de controler le couplage entre etats propres, de creer des etats propres fourchus, de construire un laser a deux frequences accordables et de decoupler completement deux etats propres contrepropageants d'un laser en anneau. L'etude de la stabilite et de la dynamique des etats propres permet de controler la stabilite des etats propres de plusieurs types de lasers, de mesurer directement le decalage goos-hanchen en fonction de l'angle d'incidence pour une seule reflexion en optique et de construire un magnetometre laser a champ moyen. Les interactions non lineaires entre le milieu actif et les trois grands types d'ondes stationnaires sont explorees ainsi que les echanges de moment cinetique dans de telles cavites. Enfin, le comportement des quatre etats propres circulaires d'une cavite en anneau est analyse, permettant de creer une situation a deux etats contrepropageants biaises dont l'application gyrometrique est discutee

Titre traduit

Theoretical and experimental study of eigenmodes and eignestates in ring lasers. Applications to gyrometry and to the detection of small effects

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