Energy deposition from focused terawatt laser pulses in air undergoing multifilamentation

Laser filamentation is responsible for the deposition of a significant part of the laser pulse energy in the propagation medium. We found that using terawatt laser pulses and relatively tight focusing conditions in air, resulting in a bundle of co-propagating multifilaments, more than 60 % of the pulses energy is transferred to the medium, eventually degrading into heat. This results in a strong hydrodynamic reaction of air with the generation of shock waves and associated underdense channels for each short-scale filament. In the focal zone, where filaments are close to each other, these discrete channels eventually merge to form a single cylindrical low-density tube over a $\sim 1 \mu\mathrm{s}$ timescale. We measured the maximum lineic deposited energy to be more than 1 J/m.Comment: 7 pages, 7 figure

L'étude de performances d'une nouvelle technique d'imagerie flash laser : l'imagerie flash laser mosaïque

Flash active imaging can be used for surveillance or target identification at long range and low visibility conditions. Its principle is based on the illumination of a scene with a pulsed laser which is then backscattered to the sensor. The signal to noise ratio and contrast of the object over the blackground are increased in comparison with passive imaging. Even though, range and field of view (FOV) are limited for a given laser power. The new active imaging system presented here aims at overcoming this limitation. It acquires the entire scene with a high-speed scanning laser illumination focused on a limited region, whereas at each scan the full frame active image is acquired. The whole image is then reconstructed by mosaicking all these successive images. A evaluation of the performances of this system is conducted by using a direct physical model of this so-called "mosaic active imaging". This End-to-End model, realistic in terms of turbulence effets (scintillation, beam wandering, ...), gives us a sequence of images a synthetic scenes. The reconstruction of the entire scene is based on a minimization scheme. The performances of this new concept are compared to those of a conventional flash active camera by using usual metrics (Johnston's criteria, SNR, ...)Une nouvelle architecture d’Imagerie Flash Laser, appelée imagerie flash laser mosaïque (IFLM) consistant à visualiser une scène par acquisition rapide de petites zones ou imagettes a été développée à l’ONERA. Par rapport à l’imagerie Flash laser traditionnelle qui acquiert en une seule fois toute la scène, cette technique permet d’augmenter le niveau de l’éclairement sur chaque imagette mais nécessite de couvrir l’ensemble de la scène d’étude avec une haute cadence d’échantillonnage spatiale.Cette thèse a pour but d’évaluer les performances de ce nouveau concept puis de les comparer à l’imagerie flash laser classique. Dans une première étape, un simulateur complet d’IFLM (Modèle de formation d'image incluant les algorithmes de reconstruction de la scène) a été développé afin de synthétiser tous les phénomènes intervenant dans la formation des images acquises par la caméra puis de réaliser les traitements de restauration nécessaires afin de s’affranchir des artefacts introduits par cette technique. La simulation des images en entrée instrument prend en compte la forme du faisceau de la source, le type de balayage, le canal de propagation (transmission atmosphérique et turbulence) et enfin des bruits instrumentaux. Afin de reconstituer une image complète de la scène à partir des imagettes, trois méthodes de restauration ont été comparées montrant l’apport de notre méthode d’optimisation avec contrainte RL1L2. Dans une seconde étape, ce simulateur bout-en-bout a été utilisé afin de sélectionner le balayage optimal du faisceau laser pour obtenir la meilleure qualité d’image. Nous avons montré qu’un balayage en quinconce était préférable à un balayage en ligne.Dans une troisième étape, les performances en termes de rapport signal-à-bruit et de contraste ont été évaluées et comparées à des images acquises par imagerie flash laser classique. Les résultats obtenus sur des images synthétiques ont montré que les performances entre ces deux techniques étaient comparables. Enfin, une analyse est menée sur l’étude des performances d’un tel système en tenant compte des technologies disponibles. Compte tenu des caractéristiques actuelles des sources laser et détecteurs, l’imagerie flash laser mosaïque montre son intérêt lorsqu’il faut couvrir un large champ de la scène présentant de faibles évolutions temporelles

Numerical study of an optimization problem for mosaic active imaging

5International audienceIn this paper, we focus on the restoration of an image in mosaic active imaging. This emerging imaging technique consists in acquiring a mosaic of images (laser shots) by focusing a laser beam on a small portion of the target object and subsequently moving it to scan the whole field of view. To restore the whole image from such a mosaic, a prior work proposed a simplified forward model describing the acquisition process. It also provides a prior on the acquisition parameters. Together with a prior on the distribution of images, this leads to a MAP estimate alternating between the estimation of the restored image and the estimation of these parameters. The novelty of the current paper is twofold: (i) We provide a numerical study and argue that faster convergence can be achieved for estimating the acquisition parameters; (ii) we show that the results from this earlier work are improved when the laser shots are acquired according to a more compact pattern

Bayesian image restoration for mosaic active imaging

International audienceIn this paper, we focus on the restoration of images acquired with a new active imaging concept. This new instrument generates a mosaic of active imaging acquisitions. We first describe a simplified forward model of this so-called ''mosaic active imaging''. We also assume a prior on the distribution of images, using the \ac{TV}, and deduce a restoration algorithm. This algorithm iterates one step for the estimation of the restored image and one step for the estimation of the acquisition parameters. We then provide the details useful to the implementation of these two steps. In particular, we show that the image estimation can be performed with graph-cuts. This allows a fast resolution of this image estimation step. Finally, we detail numerical experiments showing that acquisitions made with a mosaic active imaging device can be restored even under severe noise levels, with few acquisitions

The study of the new flash laser imaging technique : mosaic laser flash imaging

Une nouvelle architecture d’Imagerie Flash Laser, appelée imagerie flash laser mosaïque (IFLM) consistant àvisualiser une scène par acquisition rapide de petites zones ou imagettes a été développée à l’ONERA. Par rapport àl’imagerie Flash laser traditionnelle qui acquiert en une seule fois toute la scène, cette technique permet d’augmenterle niveau de l’éclairement sur chaque imagette mais nécessite de couvrir l’ensemble de la scène d’étude avec unehaute cadence d’échantillonnage spatiale. Cette thèse a pour but d’évaluer les performances de ce nouveau conceptpuis de les comparer à l’imagerie flash laser classique. Dans une première étape, un simulateur complet d’IFLM (Modèle de formation d’image incluant les algorithmes de reconstruction de la scène) a été développé afin de synthétiser tous les phénomènes intervenant dans la formation des images acquises par la caméra puis de réaliser les traitements de restauration nécessaires afin de s’affranchir des artefacts introduits par cette technique. La simulation des images en entrée instrument prend en compte la formedu faisceau de la source, le type de balayage, le canal de propagation (transmission atmosphérique et turbulence) etenfin des bruits instrumentaux. Afin de reconstituer une image complète de la scène à partir des imagettes, trois méthodesde restauration ont été comparées montrant l’apport de notre méthode d’optimisation avec contrainte RL1L2.Dans une seconde étape, ce simulateur bout-en-bout a été utilisé afin de sélectionner le balayage optimal dufaisceau laser pour obtenir la meilleure qualité d’image. Nous avons montré qu’un balayage en quinconce était préférableà un balayage en ligne. Dans une troisième étape, les performances en termes de rapport signal-à-bruit et de contraste ont été évaluées et comparées à des images acquises par imagerie flash laser classique. Les résultats obtenus sur des images synthétiquesont montré que les performances entre ces deux techniques étaient comparables. Enfin, une analyse est menée sur l’étude des performances d’un tel système en tenant compte des technologies disponibles. Compte tenu des caractéristiques actuelles des sources laser et détecteurs, l’imagerie flash laser mosaïque montre son intérêt lorsqu’il faut couvrir un large champ de la scène présentant de faibles évolutions temporelles.Flash active imaging can be used for surveillance or target identification at long range and Iow visibility conditions. Its principle is based on the illumination of a scene With a pulsed laser which is then backscattered to the sensor. The signal to noise ratio and contrast of the object over the background are increased in comparison With passive imaging. Even though, range and field of view (FOV) are limited for a given laser power. The new active imaging system presented here aims at vercoming this limitation. It acquires the entire scene With a high-speed scanning laser illumination focused on a limited region, whereas at each scan the full frame active image is acquired. The whole image is then reconstructed by mosaicking Il these successive images. A evaluation of the performance of this system is conducted by using a direct physical model of his so-called « mosaic active imaging ». This End to End model, realistic in terms of turbulence effects (scintillation, beam andering.. gives us a sequence of images a synthetic scenes. After describing this model, the reconstruction method will be described. It is based on a total-variation minimization scheme. Finally, the performances of this new concept are ompared to those of a conventional flash active camera by using usual metrics (Johnston's criteria, SNR, ...). For va rious mean laser powers, we quantify the gains expected in terms of range and field of view of this new concept

Long-lived laser-induced arc discharges for energy channeling applications

Abstract Laser filamentation offers a promising way for the remote handling of large electrical power in the form of guided arc discharges. We here report that it is possible to increase by several orders of magnitude the lifetime of straight plasma channels from filamentation-guided sparks in atmospheric air. A 30 ms lifetime can be reached using a low-intensity, 100 mA current pulse. Stability of the plasma shape is maintained over such a timescale through a continuous Joule heating from the current. This paves the way for applications based on the generation of straight, long duration plasma channels, like virtual plasma antennas or contactless transfer of electric energy

Prolongation of the lifetime of guided discharges triggered in atmospheric air by femtosecond laser filaments up to 130 μs

International audienceThe triggering and guiding of electric discharges produced in atmospheric air by a compact 100 kV Marx generator is realized in laboratory using an intense femtosecond laser pulse undergoing filamentation. We describe here an approach allowing extending the lifetime of the discharges by injecting a current with an additional circuit. Laser guiding discharges with a length of 8.5 cm and duration of 130 μs were obtained

Direct physical modelling and scene reconstruction in order to assess the performance from a new concept of active imaging: Mosaic active imaging system

International audienceActive imaging can be used for surveillance or target identification at long range and low visibility conditions. Its principle is based on the illumination of a scene with a pulsed laser which is then backscattered to the sensor. The signal to noise ratio and contrast of the object over the background are increased in comparison with passive imaging. Even though, range and field of view (FOV) are limited for a given laser power. A new active imaging system presented here aims at overcoming this limitation. It acquires the entire scene with a high-speed scanning laser illumination focused on a limited region, whereas at each scan the full frame active image is acquired. The whole image is then reconstructed by mosaicking all these successive images. A first evaluation of the performance of this system is conducted by using a direct physical model. This end-to-end model, realistic in terms of turbulence effects (scintillation, beam wandering ...), gives us a sequence of images a synthetic scenes. After presenting this model, a reconstruction method of the total scene is described. And the performances of this new concept are compared to those of a conventional flash active camera by using usual metrics (SNR, MTF ...). For various mean laser powers, we quantify the gains expected in terms of range and field of view of this new concept

Étude qualitative sur la santé psychologique d’étudiantes en psychoéducation

Bien avant l’avènement de la crise liée à la COVID-19, la santé psychologique étudiante constituait une source de préoccupation majeure pour les institutions d’enseignement supérieur. Plusieurs enquêtes avaient montré que la détresse psychologique des étudiants universitaires est très élevée, tout comme l’utilisation de services psychologiques et la consommation de médicaments psychotropes. Certaines études suggèrent que cette détresse est plus élevée dans les domaines d’étude liés à la relation d’aide. Cependant, les données à ce sujet sont encore très limitées. Notre étude a pour objectif de comprendre ce qui influence la santé psychologique des étudiants en relation d’aide ainsi que les pistes d’action envisageables. Durant l’année 2018-2019, nous avons mené une étude qualitative interprétative. Onze groupes de discussion ont été réalisés auprès de 74 étudiantes en psychoéducation, de professeurs, de chargés de cours, de superviseurs de stages et de membres du personnel de soutien. Les résultats ont été analysés en utilisant le modèle écologique de Bronfenbrenner (1977). Les données sont présentées selon : 1) l’ontosystème (facteurs individuels); 2) le microsystème (milieux de vie, comme l’université et le milieu de stages); 3) le mésosystème (interactions entre les différents milieux de vie, p. ex. cohérence entre le milieu de stages et l’université); 4) l’exosystème (structures, règles, etc.); 5) le macrosystème (éléments culturels et sociétaux) et 6) le chronosystème (dimension temporelle). La discussion présente une série de recommandations visant l’amélioration de la santé psychologique étudiante.Even before Covid-19, students’ psychological health was a source of major concerns among universities. Many studies have showed high levels of psychological distress among students, as well as an important use of services and psychotropic medication. Some studies have showed that psychological distress was higher in domains related to mental health training. However, very few studies have examined this question to date. The objective of this study was to examine what influences psychological health among students in a discipline related to psychological training, and to explore solutions. During 2018-2019 academic year, a qualitative study was realized. Eleven focus groups were conducted with 74 students, professors, lecturers, clinical supervisors and academic staff members. The results were analyzed using Bronfenbrenner (1977) ecological model and were classified according to: 1) ontosystem (individual factors); 2) microsystem (living environments, such as university or internship environments); 3) mesosystem (interactions between environments, such as coherence between university and internship environments); 4) exosystem (structure, rules, etc.); 5) macrosystem (cultural and social aspects); and 6) chronosystem (time). Discussion explores solutions to improve psychological health among university students