Th. univ.--Sci.--Paris 11, 1995. N°: 3745. / Notes bibliogr. Résumé en français et en anglais.

Th. 3e cycle--Optique et trait. du signal--Besançon, 1984. N°: 460.

Thèse doctorat : Sciences de l'Ingénieur : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 2 p.

La fracturation des roches concerne plusieurs applications industrielles, telles que les tunnels, l’excavation, l’extraction de blocs de roches et l'industrie minière. Les techniques classiques pour fracturer la roche sont associées à des inconvénients ceux qui restreignent leur utilisation dans certaines circonstances. Par conséquent, la fracturation par spallation thermique a été suggérée comme une solution alternative. Cela produit des contraintes de compression dans la roche grâce à un flux de chaleur intense. Une fois que ces contraintes dépasseraient la résistance à compression de la roche, la rupture aurait lieu en éjectant des petits éclats. Cette mode de fracturation thermique nécessite une source d’énergie puissante ainsi qu’elle influence négativement les conditions du travail sur le site. Profitant d'une faible résistance à la traction du matériau de roche, le présent travail propose une méthode basée sur un chauffage rapide de la matière rocheuse par un rayonnement micro-ondes, suivi par un refroidissement rapide par de l'eau pour fracturer la roche. Au cours de ce processus, une dilatation thermique est produite à l'intérieur de la zone traitée, qui est ensuite suivie d'une contraction thermique. Cette contraction produit des contraintes de traction, ce qui pourrait conduire à la rupture de la matière de roche. Le processus d'échauffement/refroidissement sera analysés grâce à un modèle numérique ce qui décrit les événements physiques et l'influence de différents paramètres. Expérimentalement, le processus sera examiné du point de vue thermique.‎ / The issue of rock fracturing concerns several industrial applications, such as tunneling or excavation ‎in rock material, extraction of rock blocks and the mining industry. The conventional techniques to ‎fracture the rock material are associated with disadvantages restrict their use in certain circumstances. ‎Consequently, the fracture by thermal spallation was suggested as an alternative solution. This ‎solution basically depends on exceeding the compressive strength of the rock material by compressive ‎stresses induced by heating effects. This necessitates high temperature at the rock surface, which ‎requires high power supply and it degrades the work conditions. Profiting from low tensile strength ‎of the rock material, the present work proposes a method based on a rapid heating of the rock ‎material by microwaves radiation followed by a rapid cooling by water to fracture the rock material. ‎During this process, a thermal dilatation is produced within the treated zone, which is then followed ‎by a thermal shrinkage. This shrinkage produces tensile stresses, which could lead to fracturing the ‎rock material. The heating/cooling process will be analyzed through numerical model describes the ‎physical events and the influence of different parameters. Experimentally, the process will be ‎examined from thermal point of view.‎

Les travaux présentés dans cette thèse portent en premier lieu sur l’établissement d’un modèle théorique décrivant une nouvelle famille de faisceaux invariants reposant sur une distribution correspondant à la fonction de Bessel dans le plan spatiotemporel, d’où leur nom de faisceaux Bessel spatiotemporels (BST). Le modèle analytique décrivant ces faisceaux n’a pas de bornes physiques, ce qui se traduit par une impossibilité de les générer expérimentalement. Il est cependant possible dans les faits de limiter l’étendue spatiale et temporelle de ceux-ci en utilisant par exemple une enveloppe gaussienne, dont la taille est variable. La limitation physique par enveloppe gaussienne altère la nature invariante des faisceaux BST en introduisant une dépendance spatiale qui affecte de manière plus ou moins prononcée leur invariance, selon que la taille de l’enveloppe est petite ou large relativement à la structure interne du faisceau. Un modèle théorique présente par la suite les caractéristiques physiques des faisceaux BST limités par une enveloppe gaussienne, appelés faisceaux Bessel-Gauss spatiotemporels (BGST). Une méthode expérimentale de génération des faisceaux BGST centrés à 800 nm est également présentée. Les méthodes de caractérisation reposent quant à elles sur l’analyse du profil spatial, temporel et du spectre résolu spatialement (SRS). Le SRS permet d’obtenir la distribution des longueurs d’onde en fonction de la position transversale du faisceau, et permet une reconstruction partielle de la structure spatiotemporelle des faisceaux BGST via une transformée de Fourier. Les méthodes d’analyse développées ont permis de comparer les faisceaux générés expérimentalement avec les modèles théoriques pour en faire ressortir une très bonne correspondance.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Lasers, Molécules et Rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3644. Articles en anglais non reproduits dans la version électronique. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 161-168.

Thèse doctorat : Optique et Laser : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 5 p.

Th.--Sci.--Grenoble--I.N.P.G., 1984. N°: DE 163.

Par sa symétrie singulière, une impulsion laser de polarisation radiale de type TM₀,₁ a la particularité de développer un important champ électrique longitudinal, soit une composante de champ oscillant dans la direction de l'axe optique, dans un contexte de forte focalisation. Cet attribut lui permet d'être particulièrement bien adaptée à l'accélération de particules chargées dans le vide. Un électron se trouvant sur le passage d'une impulsion TM₀,₁ suffisamment puissante peut se synchroniser avec un demi-cycle optique du champ longitudinal et être entraîné avec ce dernier pour ainsi acquérir une énergie substantielle - ce mécanisme est généralement nommé accélération directe ou accélération sous-cycle. Ce schéma d'accélération est caractérisé par une complication inévitable ; tout faisceau laser, peu importe son état de polarisation, subit une déformation de la porteuse en traversant la région focale. Cette déformation, connue sous le nom de déphasage de Gouy, a pour effet de condamner les électrons à une désynchronisation hâtive avec l'impulsion laser, nuisant ainsi à un transfert optimal d'énergie. L'idée de base de ce projet de doctorat est donc la suivante : nous souhaitons diminuer la variation totale du déphasage de Gouy d'une impulsion de type TM₀,₁ sur l'axe optique afin de faciliter l'accord de phase entre les électrons et le champ, et ainsi améliorer les performances énergétiques de l'accélération directe d'électrons. Toutefois, au moment d'entamer ce doctorat, la valeur du déphasage de Gouy total des différentes composantes vectorielles du faisceau TM₀,₁ fortement focalisé est encore incomplètement établie. La première partie de ce projet est donc consacrée à la compréhension des résultats disparates présents dans la littérature à ce sujet. En proposant un formalisme unificateur, nous montrons que la valeur totale du déphasage de Gouy de la composante longitudinale est toujours de 2π sur l'axe optique. Considérant cette valeur a priori immuable, la seconde partie de ce projet consiste à trouver un moyen de la réduire. Cela est fait en développant une famille de solutions aux équations de Maxwell, à l'aide des intégrales de Richards et Wolf, ayant le profil d'intensité et l'état de polarisation d'un faisceau TM₀,₁, mais ayant un déphasage de Gouy ajustable. En utilisant ce nouveau type d'impulsion dans des simulations numériques d'accélération d'électrons pour différentes valeurs de déphasage de Gouy total, nous montrons qu'il s'agit d'un paramètre décisif dans le processus d'accélération sous-cycle et que la diminution de cette valeur est toujours avantageuse du point de vue énergétique. / Due to its singular symmetry, a TM₀,₁ radially polarized laser pulse has the particularity of developing a strong longitudinal electric field, i.e. a field component oscillating in the direction of the optical axis, in a context of strong focusing. This attribute makes it particularly well suited to accelerate charged particles in vacuum. An electron in the path of a sufficiently strong TM₀,₁ pulse can be synchronized and trapped in a single half-cycle of the longitudinal field to acquire substantial energy - this mechanism is generally referred to as direct acceleration or sub-cycle acceleration. This acceleration scheme is characterized by an unavoidable complication; any laser beam, regardless of its polarization state, undergoes a deformation of the carrier as it passes through the focal region. This deformation, known as the Gouy phase shift, causes the electrons to get preemptively out of sync with the pulse, thus hindering optimal energy transfer. The idea behind this PhD project is the following; we want to decrease the total Gouy phase variation of a TM₀,₁-like pulse on the optical axis in order to facilitate the phase matching between the electrons and the field, and thereby improve the energetic performances of direct electron acceleration. However, at the beginning of this project, the value of the total Gouy phase shift of the different vector components of the strongly focused TM₀,₁ beam is still not fully established. The first part of this project is therefore devoted to understanding the disparate results in the literature on that matter. By proposing a unifying formalism, we show that the total value of the Gouy phase shift for the longitudinal component is always 2π on the optical axis. Considering this a priori unchangeable value, the second part of this project is to find a way to reduce it. This is done using Richards and Wolf integrals to develop a family of solutions to Maxwell's equations for a beam with the same intensity profile and polarization state as the TM₀,₁ beam, but with a tunable Gouy phase. By using this new type of pulse in numerical simulations of electron acceleration for different values of total Gouy phase variation, we show that it is indeed a decisive parameter in the sub-cycle acceleration process and decreasing this value is always beneficial from an energy point of view.

Une méthode pour obtenir des faisceaux avec moment angulaire orbital consiste à modifier un faisceau gaussien avec une lame à vortex, appelée aussi lame de phase en spirale (SPP). La majorité de ces lames fonctionnent par transmission. Notre technique produit une lame de phase réflectrice, qui est adéquate pour les expériences avec un faisceau à haute puissance. Dans ce mémoire nous décrivons la fabrication de lames de phase en spirale continue par réflexion avec un système de déposition. Ces lames furent utilisées pour transformer un faisceau gaussien en un faisceau de Laguerre-Gauss avec un moment angulaire de différents ordres. Ces faisceaux sont caractérisés par leur front d'onde hélicoïdal et un zéro d'intensité au centre. Les résultats furent comparés à ceux obtenus avec un élément diffractif commercial. Avec l'aide d'un axicon, ces lames furent utilisées pour la formation de faisceaux Bessel avec un moment angulaire. En focalisant un faisceau Laguerre-Gauss femtoseconde avec un axicon, nous avons produit des modifications de surface sur un échantillon de verre en BK7.