Laser Nd3+:YVO4: dynamique et conduite optimale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Nd3+:YVO4 laser: dynamics and optimal driving

Laser Nd3+:YVO4: dynamique et conduite optimale

Résumé

This work takes place within the general framework of the study of class B lasers dynamics. Three aspects are investigated: the generation of laser pulses with arbitrary shapes, the validation of laser models and the demonstration of "ratchet" effects in the laser dynamics.
First, we present two methods developed in order to generate pulses of arbitrary shape (symmetric triangle, gaussian, and camel-like pulse) in spite of the natural propensity of the laser to deliver the "secant-hyperbolic" pulses. In both cases Genetic Algorithms (GA) determines the optimal parameters of laser pumping. In the first method, this signal is built from elementary functions whereas for the second it results from a natural spline interpolation between collocation points given by GA.
The experimental and numerical tools developed (in particular the coupling of fast signal digitizing with real time processing) were used to determine the validity of the different models which are often proposed to describe the dynamics of class B lasers operating in monomode or biline regime. The temporal evolution of the laser intensity is compared with the calculated intensity given by the models by means of AG. This allows to identify the most relevant model and to determine the values of its parameter.
Our expertise in the laser behaviour permitted us to conduct a detailed study of a "surprising" dynamical effect due to the asymmetry of the pump modulation. Moreover, we have carried out the first experimental demonstration on a laser of a "ratchet" effect similar to that proposed by Feynman to extract energy from random motion.
Ce travail s'inscrit dans le cadre général de l'étude de la dynamique des lasers de classe B. Trois aspects sont abordés concernant respectivement la génération d'impulsions de forme arbitraire, la validation de modèles de lasers existants et la mise en évidence d'effets "cliquet" dans la dynamique de ces lasers.
Une première partie présente deux méthodes mises au point pour la génération d'impulsions de forme arbitraire (triangle, gaussienne, impulsion à deux bosses) en dépit de la propension du laser à fournir des impulsions "sécante-hyperbolique". Dans les deux cas un Algorithme Génétique (AG) détermine les paramètres du signal de conduite optimal. Si pour la première méthode ce signal est construit à partir de fonctions élémentaires, pour la seconde il résulte d'une interpolation entre points de collocation fixés par l'AG.
Les outils développés (couplage captures rapides/traitements en temps réel par AG) ont été mis à profit pour étudier la validité des différents modèles décrivant la dynamique des lasers de classe B fonctionnant en régime monomode ou bi-raie. L'AG est alors utilisé pour comparer l'évolution temporelle de l'intensité émise par le laser à celle calculée à partir du modèle. Ils permettent ainsi d'identifier le modèle le mieux adapté et de déterminer ses paramètres.
La bonne connaissance que nous avons de la dynamique de notre laser nous a incité à effectuer une étude détaillée d'effets étonnants induits par une modulation temporelle asymétrique du pompage. Les expériences réalisées constituent la première mise en évidence sur un laser d'un effet "cliquets" similaire à celui proposé par Feynman pour extraire de l'énergie d'un mouvement erratique.
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Dates et versions

tel-00169859 , version 1 (05-09-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00169859 , version 1

Citer

Cristina-Elena Preda. Laser Nd3+:YVO4: dynamique et conduite optimale. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00169859⟩
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