Session 3 - Laser et fonctions optiques

 

Présidents de séance :   T. Georges - OXXIUS, Lannion (F)

                                      H. Piombini - CEA, DAM Le Ripault, Monts (F)

 

Les trois présentations de cette session issues des activités de recherche de l’UMR 6082 Foton sont centrées sur les lasers et la physique des lasers.

 

1 Techniques de mesures de bruit pour les sources utilisées en télécommunications optiques

 

O. M. Sahni, S. Trebaol, Y. Léguillon, C. Pareige, P. Besnard

FOTON, Enssat, Lannion (F)

Une méthode de mesure de la dépendance spectrale du bruit d’intensité des lasers est présentée avec les calibrages nécessaires. Cette méthode peut être adaptée à la mesure de bruit de fréquence, si on sait convertir le bruit de fréquence en bruit d’intensité. C’est possible par exemple avec un interféromètre de Michelson ou un système d’hétérodynage. Cette dernière mesure est cruciale pour les transmissions cohérentes, qui sont de plus en plus utilisées et qui nécessitent des largeurs de raies inférieures à 100 kHz.

 

2 Source cohérente Brillouin à multiple ordres de Stokes

 

S. Fresnel (1,2), Y. Léguillon (1), C. Pareige (1), P. Besnard (1), S. Larochelle (2)

(1) FOTON, Enssat, Lannion (F)

(2) COPL - Dép. de Génie électrique et Génie Informatique - Université Laval, Québec (C)

Un laser Brillouin à multiple ordres Stokes a été réalisé. Le seuil laser du premier Stokes est de 6 mW. Ce seuil peut être divisé par 2, si la pompe est résonante (ajustement de la longueur de la cavité). L’amélioration spectrale est démontrée de deux manières. D’une part, la largeur de raie de la pompe 4 MHz est affinée à 270 kHz pour le premier Stokes et même 20 kHz pour le second. Le bruit de fréquence est également réduit de 5 à 8 dB pour le premier Stokes et de 1 à 2 dB supplémentaires pour le second.

 

3 Emission monomode d'un laser à mode de galerie

 

J.-B. Ceppe (1), V. Huet (1), P. Guillemé (2), P. Féron (1), Y. Dumeige (1)

(1) FOTON, Enssat, Lannion (F)

(2) FOTON, INSA, Rennes (F)

L'objectif de ce travail est la conception de sources micro-ondes générées à partir de battements de fréquences entre de micro-oscillateurs à mode de galerie (Whispering Gallery Modes WGM). Sont présentés des micro-oscillateurs constitués par des microsphères de 105 µm de diamètre, réalisés avec du ZBLALiP et dopées à 0,1 % d'erbium. Le pompage est effectué par une fibre par couplage avec une onde évanescence produite au niveau d'une partie étirée de la fibre. L'onde transmise se propage et s'amplifie dans une région confinée proche de la surface de la microsphère. Les modes du faisceau obtenus ont une grande finesse (ISL inversement proportionnelle au rayon de la microsphère) et donc des facteurs de qualité élevés (40 kHz de largeur). Les faibles pertes sont liées aux matériaux utilisés, qui permettent d'obtenir des lasers avec des seuils émission extrêmement faibles.

 

Session 4 - Techniques d’analyse photonique

 

Présidents de séance:    J. Charrier - FOTON, Enssat, Lannion (F)

                                      M. Honlet - Airbus DS Optronics GmbH, Oberkochen (D)

 

Différentes techniques d’analyse photonique sont mises à profit. Sont ici considérés un système matriciel d’imagerie active de conversion de données tomographiques en image 3D couleur, la tomographie interférométrique en lumière blanche, une approche couplée transmittographie et réflectographie dark field, puis un traitement d’images acquises par micro-indentation, qui permet de déterminer la dureté et le module de Young du matériau considéré.

 

1 Système d’imagerie active matriciel de conversion directe des données tomographiques en image 3D couleur (MAITODIC)

 

A. Matwyschuk, E. Bacher, N. Metzger

Institut franco-allemand de recherches, Saint-Louis (F)

Le premier exposé de cette session présenté par l’ISL concerne un système matriciel d’imagerie active de conversion de données tomographiques en image 3D couleur, appelé MAITODIC. Ce système permet de reconstruire en 3D l’image d’une scène en l’illuminant par une impulsion en partant du principe que le temps de vol (prise par l’impulsion lumineuse pour effectuer un aller-retour entre l’objet dans la scène et l’imageur qui est la caméra) est connu et permet donc de prendre en compte l’information arrivant à l’instant t, correspondant à une distance précise et à une couleur donnée. Cela permet de reconstruire la scène en profondeur et dans le plan de l’image, pour obtenir une image 3D en couleur. L’un des avantages de ce système est que le nombre d’impulsions pour tranche peut être augmenté pour mieux visualiser la scène.

 

2 Algorithmes de réduction de bruit en tomographie interférométrique à haute résolution pour la détection de pores dans un polymère transparent

 

R. Claveau (1), A. Leong-Hoi (1), M. Flury (1), W. Uhring (1), B. Serio (2), P.C. Montgomery (1)

(1) Laboratoire des Sciences de l’Ingénieur, de l’Informatique et de l’Imagerie (ICube), Laboratoire commun Unistra-CNRS, Strasbourg (F) 

(2) Laboratoire LEME - EA 4416, Ville d’Avray (F)

Cette communication présente une technique originale, développée par le laboratoire Icube en collaboration avec le LEME, pour la détection de pores dans une couche de polymère en tomographie interférométrique en lumière blanche. L’algorithme associé permettant de réduire le bruit est réalisée par étape : d’abord en moyennant, puis en appliquant une correction dark and flat, afin de révéler les pores  écrantés par le bruit de l’image. Cette méthode permet, d’une part, de détecter des pores de taille de l’ordre de 1,5 µm et, d’autre part, de corriger certaines imperfections liées au système optique et la résolution latérale.

 

3 Sélection de méthodes optiques pour la détection de défauts sur les réflecteurs optiques solaires (OSR)

 

R. Gilblas, T. Sentenac, J.-J. Orteu

Université de Toulouse, CNRS, INSA, UPS, Mines Albi, ISAE, ICA (Institut Clément Ader), Albi (F)

Cet exposé présente un composant optique appelé OSR (Optical Solar Reflector), fabriqué en grand nombre. Il est indispensable pour envelopper un satellite, afin que sa surface puisse réfléchir l’énergie solaire et donc a priori réduire fortement la fatigue thermique de la structure et de son contenu sensible. Ce projet a pour but l’automatisation du tri, donc la sélection des composants, avant qu’ils ne soient collés sur la structure. L’objectif est donc de trouver, choisir et valider la ou les méthodes globales et sans contact, permettant d’effectuer les analyses optiques et dimensionnelles nécessaires, pour trier en fonction des critères et seuils définis dans la phase de caractérisation. Après évaluation de méthodes utilisant la lumière blanche et de techniques situées dans l’infrarouge, c’est une approche couplée transmittographie et réflectographie dark field, qui est finalement retenue.

4 Tests de micro-indentation et de rayures de couche mince élastique sol-gel

H. Piombini, F. Compoint, C. Ambard, K. Vallé, Ph. Belleville

CEA, DAM Le Ripault, Monts (F)

 

Le dernier  exposé de la session, présenté par le CEA, concerne des tests d’indentation et de rayures, afin de déterminer les propriétés mécaniques de couches minces, notamment de PDMS mélangé à de la silice colloïdale et qui sont obtenues par trempage par voie sol-gel sur silice. Après une brève description du montage expérimental, ce sont les différents tests d’indentation mis en place qui sont présentés, les données expérimentales étant acquises par visualisation des couches rayées à l’aide d’une caméra. Le traitement des images permet de déterminer la dureté de la couche et le module de Young. Cette méthode "facile à mettre en œuvre" permet de mesurer les propriétés mécaniques de la couche par rapport aux "dégâts réalisés", de suivre l’évolution de la disparition de la rayure en fonction du temps et, ainsi, de révéler les propriétés auto-cicatrisantes de la couche en corrélation avec leurs propriétés mécaniques obtenues par cette méthode.