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Hdr Année : 2012

Systèmes optiques interférentiels et incertitudes

Résumé

Technological developments foster the process of interference optical systems including a lot of components. Formulas of dielectric filters with more than few hundred layers are proposed for example. Moreover, the coherent laser beam combining by the use of tens to few hundreds fiber lasers is studied in a lot of research labs. Other systems like bi or tridimensionnal diffraction gratings composed of a large number of apertures can be studied. The robustness assessment of such interference systems regarding the manufacturing uncertainties is an important issue but this task is very difficult when the number of parameters describing the system is large. In this report, we present the methodologies related to the design of numerical experiments and the results concerning their quality to explore large spaces. This quality assessment is done through the construction of a graph: the Minimal Spanning Tree. In a second part, the analysis of the influence of the uncertainties of the input parameters of the interference systems on the system performances is illustrated through two applications: thin film dielectric coatings and coherent combination of fiber laser sources. This methodology allows us to identify the most critical parameters and synergies within the system while also building efficient metamodels. Based on these achievements, we present a new spatial characterization of the laser speckle generated by rough surfaces and we enhance the methodology of the spatial variability characterization of optical phenomena. Finally, scientific perspectives from all of these research activities are developed. (PS: Slides presented during the HDR defence were added at the end of the original document: pages 170-202).
Les développements technologiques permettent aujourd'hui l'élaboration de systèmes optiques interférentiels composés d'un grand nombre de composants. Ainsi, des formules de filtres diélectriques multicouches comportant plusieurs dizaines ou centaines de couches minces ont été proposées. La combinaison cohérente de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de sources laser fibrées fait également l'objet de nombreux travaux de recherche. De même, d'autres systèmes comme les réseaux diffractifs bi et tridimensionnels composés d'un grand nombre d'ouvertures peuvent être étudiés. L'évaluation de la robustesse de tels systèmes interférentiels aux incertitudes de fabrication constitue un enjeu important mais d'autant plus difficile que le nombre de paramètres décrivant le système est grand. Dans ce document de synthèse, sont rappelés, dans un premier temps, les méthodologies liés aux plans d'expériences numériques et les résultats concernant leur qualité d'exploration des espaces de grandes dimensions au moyen de la construction d'un graphe : l'Arbre de Longueur Minimale. Dans une seconde partie, l'analyse de l'influence des incertitudes des paramètres d'entrée de systèmes interférentiels sur leurs performances est illustrée au moyen de deux applications : les filtres interférentiels multidiélectriques et la combinaison cohérente de sources laser fibrées. La méthodologie mise en oeuvre permet notamment d'identifier les incertitudes et les synergies les plus critiques au sein du système tout en construisant des métamodèles représentatifs. A partir de ces acquis, la caractérisation spatiale du speckle de surfaces rugueuses et plus généralement la caractérisation de la variabilité spatiale de phénomènes optiques sont ensuite explicitées. Enfin, les perspectives scientifiques issues de l'ensemble de ces activités de recherche sont développées. (PS : Les planches présentées lors de la soutenance ont été ajoutées en annexe du document original : pages 170 à 202).
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Dates et versions

tel-00741727 , version 1 (15-10-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00741727 , version 1

Citer

Olivier Vasseur. Systèmes optiques interférentiels et incertitudes. Optique [physics.optics]. Université Paris Sud - Paris XI, 2012. ⟨tel-00741727⟩

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