Auteur
HASNAOUI, Abdelkrim
Directeur de thèse
Ait-Ameur, K. (Professeur)
Filière
Physique
Diplôme
Doctorat
Titre
Modélisation d'une cavité comportant un objet diffractant binaire d'amplitude et ou de phase
Mots clés
Faisceaux laser : Diffraction ; Leutilles (optique) ; Optique des faisceaux ; Tache focales
Résumé
Beaucoup d’applications du laser nécessitent une puissance élevée, et une bonne qualité optique du faisceau, quantifiée par le facteur de qualité M². Le cas idéal pour celles-ci correspond au faisceau Gaussien. Une puissance élevée signifie une large variété d’applications interactives avec les milieux physiques. Une bonne qualité du faisceau signifie surtout son invariance en profil transverse d’intensité au long de sa propagation. Ces deux propriétés sont combinées en un même paramètre : la brillance, B=π^2 P/λ^2 (M^2 )². Ce travail de thèse se propose d’explorer la façon d’améliorer la puissance extraite du milieu laser en forçant la cavité à osciller sur un mode fondamental qui ne soit pas Gaussien mais de type mode transverse d’ordre élevé LGP0 unique. Pour parvenir à cet objectif, nous nous proposons d’utiliser l’optiques diffractive. Bien que perçue comme un phénomène néfaste de l’optique, l’optique diffractive peut permettre de redistribuer spatialement l’intensité d’un faisceau laser incident. Nos résultats montrent clairement que le mode fondamental d’une cavité diaphragmée peut être un LGP0 dans chaque cas étudié, anneau d’amplitude ou trou de phase. Le mode sélectionné est celui dont le premier zéro d’intensité correspond à la discontinuité d’amplitude pour le premier cas et à la discontinuité de phase pour le second. Cependant, ce à quoi on ne s’attendait pas est que la cavité pour laquelle les pertes sont plus grandes n’est pas celle qui contient l’anneau absorbant mais plutôt celle qui contient l’objet de phase transparent. A première vue, on peut imaginer que l’objet de phase et l’anneau absorbant jouent exactement le même rôle qui consiste à imposer un zéro d’intensité dans le mode fondamental. Ceci est correct mais, comme il est démontré, l’objet de phase est capable d’inverser la hiérarchie des divergences des modes LGP0 tandis que l’anneau absorbant n’influe en aucune manière sur cette hiérarchie. Ceci veut dire que le mécanisme de discrimination est différent dans les deux cas. En effet, pour la cavité comportant un trou de phase c’est le diaphragme circulaire qui est responsable de la sélection du mode fondamental LGP0. Sa troncature introduit des pertes relativement grandes. Par contre, c’est l’anneau lui-même qui fait la sélection du mode transverse souhaité. Puisque sa largeur est relativement petite, les pertes LFM du mode fondamental le seront aussi. En plus, on peut aussi dire que d’un point de vue pratique, il est plus simple et moins coûteux de fabriquer un anneau absorbant à partir d’un dépôt sur un substrat transparent que de graver celui-ci sur des profondeurs de λ/2 avec une précision de l’ordre de 10 nm pour la fabrication d’un trou de phase. Nous aboutissons aux mêmes conclusions si l’EOD est constituée de p (1, 2,...5) anneaux d’amplitude oubien de 1 ou 2 anneaux de phase. Dans le premier cas, le faisceau de sortie serait un LGP0 avec un facteur de qualité M²=2p+1 relatif au faisceau pur. Ce résultat a été vérifié expérimentalement au laboratoire du National Laser Centre (NLC) Pretoria South Africa . Pour le second cas, le faisceau de sortie du côté de l’EOD est respectivement un LG20 et un LG40. Par contre, il présente une forme uni-lobe du côté du diaphragme, ce qui présente un bon avantage pour les applications. Les pertes du mode fondamental sont très importantes pour ce dernier cas et la formation des modes d’oscillation est très instable.
Date de soutenance
25/02/2013
Cote
535.5
Pagination
161 p.
Illusatration
ill.
Format
30 cm.
Notes
Support papier accompagné d'un CD-Rom ; Bibliogr. p. 156-161
Statut
Traitée