Imagerie flash laser (IFL) dans l'atmosphère turbulente (étude des fluctuations de l'éclairement dans le plan image)

L'lmagerie Flash Laser (IFL) procède d un principe d imagerie active utilisant un laser impulsionnel et un détecteur matriciel pourvu d une porte temporelle de très courte durée. La réjection de la diffusion sur les aérosols atmosphériques et du fond ambiant offrent potentiellement des performances remarquables pour la détection et l'identi cation en environnement sévère (brouillard, précipitations...). Les images obtenues dans l'atmosphère turbulente présentent cependant une modulation aléatoire appelée tavelures . La thèse propose une analyse de ce bruit dans divers régimes de fonctionnement. En particulier, elle identifie une forme de tavelures résultant d un couplage entre le processus de diffusion lambertienne sur la surface de l objet et la propagation à travers la turbulence atmosphérique. Une validation semi-quantitative de ce phénomène par simulations numériques est présentée. Par ailleurs, une méthode expérimentale permettant une caractérisation instantanée des propriétés statistiques de la modulation spatiale du faisceau d éclairement introduit par la turbulence atmosphérique (la scintillation ) est proposée.TOULOUSE-ISAE (315552318) / SudocSudocFranceF

2-μm pulsed Holmium laser for a future CO2/ H2O space lidar mission

International audienc

Numerical Simulations of a 2.05 μm Q-switched Ho:YLF Laser for CO

We report on numerical simulations of the performances of a 2.05 μm double pulse Q-switched Ho:YLF laser for the monitoring of CO2 from space. A Q-switched Holmium laser set-up based on a MOPA configuration is proposed to fulfill the requirements of a IPDA space-borne measurement. Double pulse operation is considered to obtain a 250 μs delay time between the ON and OFF pulse emissions. Numerical simulations results show that up to 40 mJ ON pulse can be extracted from the Ho:YLF laser at a repetition rate of 350 Hz with an optical efficiency of 17 %

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz

Optical Energy Variability Induced by Speckle: The Cases of MERLIN and CHARM-F IPDA Lidar

International audienceIn the context of the FrenchGerman space lidar mission MERLIN (MEthane Remote LIdar missioN) dedicated to the determination of the atmospheric methane content, an end-to-end mission simulator is being developed. In order to check whether the instrument design meets the performance requirements, simulations have to count all the sources of noise on the measurements like the optical energy variability induced by speckle. Speckle is due to interference as the lidar beam is quasi monochromatic. Speckle contribution to the error budget has to be estimated but also simulated. In this paper, the speckle theory is revisited and applied to MERLIN lidar and also to the DLR (Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt) demonstrator lidar CHARM-F. Results show: on the signal path, speckle noise depends mainly on the size of the illuminated area on ground; on the solar flux, speckle is fully negligible both because of the pixel size and the optical filter spectral width; on the energy monitoring path a decorrelation mechanism is needed to reduce speckle noise on averaged data. Speckle noises for MERLIN and CHARM-F can be simulated by Gaussian noises with only one random draw by shot separately for energy monitoring and signal paths

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz