ORSAY

N° d'ordre :

UNIVERSITE DE PARIS SUD

U.F.R SCIENTIFIQUE D'ORSAY

THESE

présentée pour obtenir

Le GRADE de DOCTEUR en SCIENCES de

L'UNIVERSITE PARIS XI ORSAY

par

Eric TANGUY

Sujet :

Développement d'un laser verre codopé erbium et ytterbium compact à sécurité oculaire pour des applications de télémétrie.

Soutenue le 24 septembre 1996 devant la commission d'examen :

MM BRUN Alain
CEREZ Pierre
FROEHLY Claude Rapporteur
MOLVA Engin
POCHOLLE Jean-Paul
STOECKEL Frédéric Rapporteur

Remerciements

Je remercie Messieurs Jean-Pierre D'Haenens et Claude Puech de m'avoir accueilli au Laboratoire Central de Recherches de Thomson-CSF.

Je tiens à exprimer ma plus sincère reconnaissance à M. J.P. Pocholle, responsable du laboratoire sources laser pour l'optronique du Laboratoire Central de Recherches de Thomson-CSF qui a initié ce travail et m'a guidé pendant ces trois années de thèse.

Je remercie A. Brun, professeur à l'Ecole Supérieure d'Optique, qui a assuré la direction de ce travail , pour son intérêt et pour sa disponibilité.

Je remercie C. Froehly, directeur de recherche au CNRS et F. Stoeckel, professeur à l'université de Grenoble qui m'ont fait l'honneur d'être les rapporteurs de ce travail.

Je remercie également P. Cerez, directeur de recherche au CNRS, et E. Molva, chef du groupe laser au CEA de Grenoble, pour leur participation au jury.

Je remercie toute l'équipe du Laboratoire Central de Recherches de Thomson-CSF et en particulier les membres de l'ancien laboratoire d'optique intégrée et d'optronique pour toute l'aide qu'ils ont pu m'apporter. Je ne peux pas tous les citer ici mais qu'ils sachent que sans eux ce travail de recherche n'aurait pas été si enrichissant ni aussi agréable.

Enfin, un grand merci à mes collègues de bureau (permanents ou temporaires), Monsieur Arnaud Grisard ainsi que Mesdemoiselles Muriel Schwarz et Dominique Papillon, pour m'avoir fait du thé pendant trois ans et pour tous les bons moments passés ensemble.


Résumé

Leur grande efficacité et leur directivité font des lasers des sources optiques extrêmement dangereuses pour l'oeil humain. Cependant il existe une bande spectrale s'étendant de 1,5 à 1,55 µm où le seuil d'endommagement de l'oeil est plus élevé et où les risques encourus sont moins importants. Cette bande spectrale est dite à " sécurité oculaire ". Un laser solide pompé par diode laser émettant dans cette bande spectrale doit trouver de nombreuses applications dans les domaines de la détection d'obstacles et de la télémétrie.

Ce travail a donc pour objectif d'étudier théoriquement et de valider expérimentalement un tel laser à sécurité oculaire pompé par diode laser de puissance fondé sur l'utilisation d'un verre codopé erbium et ytterbium. Ce laser fonctionne en régime continu et déclenché mécaniquement. En régime continu une puissance de 100 mW avec un faisceau gaussien parfait a été obtenue pour une puissance de pompe absorbée de 650 mW. En régime déclenché par insertion dans la cavité d'un disque tournant, nous avons obtenu une puissance crête de 120 W sur une impulsion de 35 ns de largeur à mi-hauteur et en régime déclenché par insertion d'un diapason dans la cavité, nous avons obtenu une puissance crête de 50 W sur une impulsion de 60 ns de largeur à mi-hauteur. Les résultats intéressants obtenus en régime déclenché nous ont permis de réaliser un télémètre à sécurité oculaire.


Mots clés


Laser à sécurité oculaire Lasers solides
Erbium Télémètre
Ytterbium Lasers pompés par diode laser



Sommaire

  1. Introduction générale
  2. Propriétés spectroscopiques du verre codopé erbium et ytterbium
  3. Équations du système laser
  4. Résolution numérique des équations
  5. Résultats expérimentaux
  6. Comparaison entre les résultats expérimentaux et les calculs théoriques
  7. Optimisation des dopages
  8. Absorbants saturables pour le déclenchement passif
  9. Applications
  10. Conclusion

Références bibliographiques