Thèse présentée à
Université de Rouen Normandie
Spécialité Physique
Par
Pierre-Henry HANZARD
Soutenue le 11 octobre 2018
Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la caractérisation optique à haute
cadence en temps réel. Des outils de métrologie ultrarapides ont ainsi été utilisés
pour l’étude d’une source laser impulsionnelle ainsi que pour l’imagerie de phénomènes
physiques.
La mise en place et la caractérisation temporelle d’une source laser impulsionnelle
a permis l’observation d’événements anormalement intenses pour certains régimes
de fonctionnement, et ces dynamiques ont pu être confirmées numériquement. La
compréhension de ces phénomènes présente un intérêt fondamental mais également
pratique, notamment en vue de limiter les dommages optiques dans les sources laser.
L’utilisation d’une technique d’imagerie appelée « imagerie par étirage temporel »
a permis l’observation de jets liquides à une cadence de 80MHz. Reposant sur le
principe de Transformée de Fourier Dispersive, cette technique permet de rendre
compte de phénomènes non-répétitifs à des cadences élevées, et ainsi d’outrepasser
les limitations imposées par les systèmes d’enregistrement conventionnels. La technique
a également permis l’étude d’ondes de choc générées par ablation laser, et la
détermination du profil de vitesse de l’onde de choc à travers la zone de mesure.
Le phénomène de réflexion d’une onde de choc sur une paroi a également pu être
observé.
Ces résultats montrent que la technique est opérationnelle, et mettent en avant son
potentiel d’application au laboratoire.
This PhD work is dedicated to optical characterization in real time. Ultrafast
metrology tools have thus been used to study a pulsed laser source and also for
physical phenomena imaging.
The implementation of a temporally well characterized pulsed laser source allowed
the observation of events involving abnormally high intensity, the dynamics of which
have also been numerically studied and confirmed. Understanding of these phenomena
addresses a fundamental and interesting need to prevent optical damage in
laser sources.
The use of the imaging technique called “time-stretch imaging” allowed the imaging
of liquid sprays at an 80MHz repetition rate. Based on Dispersive Fourier Transform,
this technique enables the study of non-repetitive events at high sampling frequency,
and thus goes beyond the performance of traditional imaging devices.
This technique also allowed the tracking of shockwaves, and thus profiling the shockwave’s
velocity variation through its propagation along a certain measuring distance.
Shockwave reflection has also been observed.
These results make clear that the technique is viable, and show its application potential
at the laboratory.