Utilisation de boucles à décalage de fréquence électro-optique pour la réalisation d’un lidar cohérent à compression d’impulsion

Use of electro-optical frequency shifting loops for the realization of a coherent pulse compression lidar

• Auteur / Autrice : Louis Alliot
• Direction : Hugues Guillet de chatellus
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique appliquee
• Date : Inscription en doctorat le 03/01/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique

Mots clés

Mots clés libres

Télémétrie

Lidar cohérent

Peignes de fréquences

Interférométrie multi-hétérodyne (dual-comb)

Compression d’impulsion

Filtrage adapté

Telemetry

Coherent Lidar

Frequency combs

Multi-heterodyne interferometry (dual-comb)

Pulse compression

Matched filtering

Résumé

L’objectif du projet COCOA est de développer de nouvelles architectures de lidar cohérent à compression d’impulsion tout-optique. De telles architectures peuvent être qualifiées d’optimales. Elles combinent en effet de nombreux avantages, à la fois en termes de performances (longue portée grâce à l’utilisation de signaux quasi-continus, résolution sub-centimétrique régie par la largeur spectrale des signaux, possibilité de mesures de phase ou de vitesses, rapport signal sur bruit élevé grâce à la compression d’impulsion), de simplicité (fonctionnement à 1550 nm, pas d’électronique rapide, pas de source laser large-bande), et de flexibilité. Une des architectures envisagées, qui sera développée au LIPhy, est une double boucle à décalage de fréquence utilisant des décaleurs de fréquence électro-optiques (ou single sideband Mach Zehnder modulators). L’application à la télémétrie de ce système doit permettre d’obtenir des résolutions spatiales très facilement ajustables, depuis le cm jusqu’à la centaine de µm. Ce travail de thèse pourra également permettre de mettre en évidence de nouvelles applications des boucles à décalage de fréquence pour la métrologie, ou le traitement de l’information.

The objective of the COCOA project is to develop new architectures for coherent all-optical pulse compression lidar. Such architectures can be described as optimal. They combine numerous advantages, both in terms of performance (long range thanks to the use of quasi-continuous signals, sub-centimetric resolution governed by the spectral width of the signals, possibility of phase or velocity measurements, high signal-to-noise ratio thanks to pulse compression), simplicity (operation at 1550 nm, no fast electronics, no wide-band laser source), and flexibility. One of the envisaged architectures, which will be developed at LIPhy, is a double frequency shifting loop using electro-optical frequency shifters (or single sideband Mach Zehnder modulators). The application of this system to telemetry should make it possible to obtain very easily adjustable spatial resolutions, from the cm to the hundred µm range. This thesis will also highlight new applications of frequency shifting loops for metrology or information processing.