Etude d'une source lidar emettant a 2 microns pour la mesure simultanee de vapeur d'eau et de vent dans la basse troposphere a partir d'une plateforme spatiale

Study of a 2-micron spaceborne-lidar source for the simultaneous measurement of water vapor and wind in the low troposphere

• Auteur / Autrice : STEPHANE DELMONTE
• Direction : Jacques Pelon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'amelioration des previsions meteorologiques necessite une connaissance precise des profils de vent et des contenus de vapeur d'eau dans l'atmosphere. A cette fin, plusieurs projets de lidars embarques sur satellites sont a l'etude dans les differentes agences spatiales. Ce travail est consacre au dimensionnement de la source laser d'un lidar coherent emettant a 2 m. Cette source permettra la mesure simultanee de vapeur d'eau et de vent dans la basse troposphere, depuis l'espace. Une pre-etude de faisabilite definit les contraintes energetiques du laser (2 a 5 joules), ainsi que les principales caracteristiques temporelles et spectrales de l'emission. Compte-tenu des contraintes de spatialisation qui imposent le choix d'une technologie tout solide, deux materiaux - le tm:ho:yag et le tm:ho:ylf - adaptes au pompage par diodes, ont ete pre-selectionnes. Nous avons developpe un modele numerique decrivant le fonctionnement des sources laser utilisant ces materiaux, en nous appuyant sur les resultats d'un ensemble d'experiences de caracterisation effectuees en laboratoire. Ce modele a ensuite ete exploite pour concevoir et dimensionner une source laser capable d'emettre l'energie requise. Les meilleurs resultats sont obtenus avec le tm:ho:ylf et une emission a deux impulsions laser par impulsion de pompage. Differentes options sont proposees, qui mettent en uvre un oscillateur et une chaine de 3 amplificateurs pour le niveau 2 joules et 4 amplificateurs pour le niveau 5 joules. Le rendement energetique global approche les 5%. Nous avons, par ailleurs, effectue une premiere etape dans la maitrise des caracteristiques spatiales et spectrales en realisant un oscillateur monomode de faible energie (10 mj) adapte a la mesure du vent par lidar doppler.