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| Mise en oeuvre et caractérisation des boucles à décalage de fréquence électro-optique : métrologie dual-comb pour le lidar à haute résolution et les capteurs distribués (Implementation and characterization of electro-optical frequency shifting loops. Dualcomb metrology for high-resolution lidar and distributed sensors) Alliot de Borggraef, Louis - (2024-12-10) / Université de Rennes - Mise en oeuvre et caractérisation des boucles à décalage de fréquence électro-optique : métrologie dual-comb pour le lidar à haute résolution et les capteurs distribués
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Guillet de Chatellus, Hugues Discipline : Photonique Laboratoire : FOTON Ecole Doctorale : MATISSE Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : Boucle à décalage de fréquence, Multiplication de fréquence micro-onde, Lidar dual-comb, Capteur acoustique distribué
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Résumé : Ce travail de thèse est consacré à une architecture photonique originale, la boucle a décalage de fréquence, et à ses applications. Dans un premier temps, nous avons réalisé et caractérise une boucle à décalage de fréquence, dans laquelle le décalage est produit par un modulateur électro-optique. Nous avons démontré des taux de répétitions jusqu’à 20 GHz, et modélise les propriétés de bruit de phase des signaux ainsi produits. Dans un deuxième temps, nous avons démontré la pertinence de cette architecture pour le lidar cohérent. Nous avons réalisé une double boucle à décalage de fréquence permettant de générer deux peignes de fréquences mutuellement cohérents. Nous avons démontré une résolution millimétrique pour un temps d’acquisition de 50 μs, et une électronique de détection relativement lente (10 Mech/s). Dans un troisième temps, nous avons cherché à utiliser cette architecture pour réaliser un capteur acoustique distribue en utilisant la rétro-diffusion Rayleigh dans une fibre optique. Nous avons donc modifie l’architecture précédente en utilisant des décaleurs acousto-optiques. Nous avons pu ainsi mesurer la phase intégrée le long de la fibre ainsi que l’indice distribue, avec une précision de l’ordre de quelques 10−5, une résolution spatiale de l’ordre du cm. Abstract : This thesis is devoted to an original photonic architecture, the frequency shifting loop, and its applications. Initially, we designed and characterized a frequency shifting loop, in which the shift is produced by an electro-optical modulator. We demonstrated repetition rates up to 20 GHz, and modeled the phase noise properties of the signals thus produced. We then demonstrated the suitability of this architecture for coherent lidar. We implemented a double frequency shifting loop to generate two mutually coherent frequency combs. We demonstrated millimeter resolution for an acquisition time of 50 μs, and relatively slow detection electronics (10 MS/s). Thirdly, we sought to use this architecture to build a distributed acoustic sensor using Rayleigh backscattering in an optical fiber. We therefore modified the previous architecture by using acousto-optic shifters. This enabled us to measure the integrated phase along the fiber as well as the distributed index, with an accuracy of the order of a few 10−5, a spatial resolution of the order of a cm. | |||