Etude theorique et experimentale de systemes optiques passifs ou actifs, bases sur des cavites fabry-perot de petite et grande finesses. Applications

par JEROME POIRSON

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Albert Le Floch.

Soutenue en 1998

à Rennes 1 .

mots clés

Résumé

Les elements optiques usuels a faces planes et paralleles sont des cavites fabry-perot passives de faible finesse. Nous tenons compte des effets d'interferences multiples pour calculer, d'une part, la matrice de jones d'une lame quart d'onde et, d'autre part, le taux d'isolation d'un isolateur faraday en presence de faisceaux gaussiens. Nous montrons ainsi avec un bon accord theorie-experience que le comportement de ces elements optiques depend de la taille du faisceau gaussien incident. Cette etude nous fournit des methodes precises pour caracteriser et optimiser ces elements optiques courants et nous presentons en particulier un nouveau type d'isolateur faraday. La sensibilite des etats propres d'une cavite fabry-perot de finesse 100 aux anisotropies intracavite nous permet de mettre au point un polarimetre en phase vapeur, fonctionnant a temperature ambiante. Nous analysons egalement les effets transitoires dans les cavites de grande finesse balayees en frequences. Ceci nous permet de proposer une nouvelle methode de mesure de la finesse. Cette methode est adaptee en particulier aux cavites constituees de supermiroirs utilises par exemple dans les gyrolasers. Le magnetometre laser necessite l'emploi d'une cavite fabry-perot de faible finesse. Nous etudions la sensibilite ultime de ce senseur actif en analysant theoriquement et experimentalement les evolutions de son facteur d'echelle et de son bruit schawlow-townes en fonction de la finesse de la cavite, de sa longueur et du degre d'excitation du laser. Nous explorons egalement l'emploi d'autres milieux actifs en realisant un magnetometre a helium-xenon. Enfin, nous mettons a profit ce senseur pour mesurer l'aimantation remanente naturelle des roches et meme pour caracteriser leurs inhomogeneites magnetiques.

Titre traduit

Theoretical and experimental study of passive or active optical devices using low- and high-finesse fabry-perot cavities. Applications

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