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Etude de diodes lasers pour des applications métrologiques de la rétro-injection optique

Mourat, Grégory. Etude de diodes lasers pour des applications métrologiques de la rétro-injection optique. PhD, Institut National Polytechnique de Toulouse, 1999

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Official URL: http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000192/

Abstract

Le phénomène de « self-mixing » (interférences à deux ondes dans le milieu actif d’une diode laser) est utilisé pour des applications métrologiques telles que la mesure de distance, de déplacement ou de vitesse. Dans ces dispositifs, une diode laser émet un faisceau en direction d’une cible. Une partie de l’onde lumineuse est réfléchie en direction du laser et perturbe la puissance d’émission. L’information métrologique recherchée est alors déterminée en traitant ces variations de puissance. Les principales caractéristiques de ces capteurs sont leur simplicité de mise en oeuvre, leur auto-alignement et leur faible coût. Dans la première partie (chapitres I à III), les limitations intrinsèques des interférences par self-mixing dues à la source laser sont étudiées. En particulier, nous déterminons la limite de portée de nos capteurs. En effet, la mesure de distance ou de déplacement par self-mixing est un système de détection cohérente. Comme pour les interférences classiques, les interférences par self-mixing possèdent donc une limitation fondamentale liée à la longueur de cohérence de la source utilisée en présence d’une cible. La seconde partie (chapitres IV à VI) a pour objectif de déterminer les critères prépondérants au choix de la source laser à utiliser pour chaque application métrologique du self-mixing. Ainsi, dans le quatrième et le cinquième chapitre, le comportement et la stabilité du mode longitudinal lasant d’une diode laser Fabry-Perot sont étudiés précisément avec et sans cible. La théorie semi-classique utilisée pour y parvenir est plus complète que celle présentée au premier chapitre. Il ressort que parmi les diodes lasers Fabry-Perot existantes, les diodes lasers multi-puits quantiques émettant autour de 800 nm sont celles qui couvrent le mieux les besoins des applications du self-mixing. Le chapitre VI présente différentes structures de cavité laser moins conventionnelles, susceptibles d’être intéressantes pour les applications du self-mixing. En particulier, l’utilisation d’une diode laser DBR à trois électrodes pour la télémétrie a permis d’obtenir une résolution de 0.5 mm de 20 à 60 cm. Enfin, nous présentons un télémètre contrôlé en fréquence optique dont les premiers résultats (résolution de 50 µm à 10 cm) sont encourageants pour la suite de son développement.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution: Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Laboratory name:
Research Director:
Lescure, Marc
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