La technique Lidar Radar est couramment utilisée pour la détection de cibles immergées dans des eaux peu profondes inférieures à quelques dizaines de mètres. Cette technique repose sur l’envoi d’un signal modulé associé, à la réception avec un filtre passe bande autour de la fréquence de modulation. Cette technique requiert ainsi un signal optique bleu vert, intense, modulé à des fréquences radar. Nous présentons dans cette thèse de nouvelles architectures de modulateur parfaitement adaptées à cette technique. La 1ère architecture est constituée d’une cavité externe comportant un doubleur intracavité. Cette architecture est couplée à une source laser picoseconde infrarouge (1064 nm). Les résultats ont montré que ce modulateur permet de générer un signal vert (532 nm), intense (5 mJ) et stable en fréquence. Grâce à la source utilisée, le signal modulé en sortie de l’émetteur (source laser et modulateur) ne dure que quelques nanosecondes. Ceci permet d’utiliser la méthode de « range-gating » pour obtenir une précision sur la localisation de la cible. Néanmoins, ce dispositif présente l’inconvénient d’avoir une bande passante du signal émis fixe. Nous avons donc développé une deuxième architecture du modulateur, permettant d’accorder facilement la bande passante du signal émis. Cette configuration repose sur le comportement polarimétrique des composants optiques afin de changer la largeur de bande passante du signal. Nous avons montré que ce modulateur permet de délivrer, un signal intense (jusqu’à 2,9 mJ), court (quelques nanosecondes), à 532 nm, modulé à des fréquences radar, stable en fréquence et accordable en bande passante. / The Lidar Radar technique is commonly used for submerged target detection in shallow waters less than a few tens of meters. This technique is based on sending a modulated signal, associated with a bandpass filter around the modulation frequency after detection. This technique requires an intense blue-green optical signal modulated at radar frequencies. We present in this thesis new modulator architectures perfectly adapted to this technique. The first architecture consists of an external cavity with an intracavity SHG stage. This architecture is coupled to an infrared picosecond laser source (1064 nm). The results showed that this modulator makes it possible to generate a green signal (532 nm), intense (5 mJ) and stable in frequency. Thanks to the source used, the signal modulated at the output of the transmitter (laser source and modulator) lasts only a few nanoseconds. This makes it possible to use the "range-gating" method to precisely locate the target.Nevertheless, this device has the disadvantage of a fixed bandwidth. We have therefore developed a second architecture of the modulator, allowing to easily tune the bandwidth of the transmitted signal. This configuration is based on the polarimetric behavior of the optical components in order to change the bandwidth of the signal. We have shown that this modulator can deliver , an intense signal (up to 2.9 mJ), short (a few nanoseconds), at 532 nm, modulated at mirowave frequencies, stable in frequency and tunable in bandwidth.

Im Rahmen der Arbeit wurden Lidar- und Wolkenradarmessungen von troposphärischen Schichtwolken durchgeführt und ausgewertet, um den Zusammenhang zwischen Vertikalwinden und Eisbildung in diesen Wolken zu untersuchen. Der Eis- und Flüssigwassergehalt von Schichtwolken wurde mit einer Kombination aus Raman-Lidar und Wolkenradar untersucht. Die vertikalen Windbewegungen an der Wolkenunterkante wurden mit einem Doppler-Lidar aufgezeichnet. Durch die Auswertung vorangegangener Messkampagnen konnte die Vertikalwindstatistik in mittelhohen Schichtwolken zwischen den Standorten Leipzig und Praia (Kap Verde) verglichen werden. Messverfahren für die Vertikalwindmessung mit Doppler-Lidar wurden im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickelt. In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst wurde außerdem die Kombination von Doppler-Lidar, Wolkenradar und Wind-Profiler getestet. Die Eisbildungseffizienz in der Troposphäre wurde im Temperaturbereich zwischen 0 und -40°C für den Standort Leipzig untersucht und sowohl mit vorangegangenen Lidarmessungen, als auch mit aktuellen Satellitenmessungen verglichen. Zum ersten Mal wurde außerdem die statistische Verteilung von Vertikalwinden an der Basis von Mischphasenwolken dargestellt. Es wurde festgestellt, dass sich bei einer Temperatur von (-9 +/- 3)°C bereits in 50% der Schichtwolken über Leipzig Eis bildet. Zwischen -15 und 0°C wurden Verhältnisse zwischen Eis- und Flüssigwasserpfad zwischen 0,1 und 0,0001 abgeschätzt. Im Rahmen der Messgenauigkeit wurden zwischen den Standorten Leipzig und Praia keine Unterschiede in der Vertikalwindstatistik festgestellt.

Nous explorons les dynamiques de synchronisation des lasers solides fonctionnant sur deux états propres de polarisation. Ce type de laser présente l'intérêt de pouvoir générer des fréquences de battement très stables dans une gamme de fréquence du Hz au THz. Cette thèse en tire parti pour étudier plusieurs mécanismes d'accrochage de fréquence dans ces lasers. Tout d'abord, nous construisons un laser bipolarisation doté d'un miroir à réflectance saturable (SESAM). Cela lui permet de fonctionner dans un régime pulsé où tous les modes longitudinaux oscillent en phase, et ce sur les deux états propres du laser. On démontre également que les états de polarisation d'impulsions successives forment des séquences dont nous détaillons les caractéristiques. Un phénomène particulier est observé dans ce laser : si la fréquence de battement est choisie égale à la moitié de l'intervalle spectral libre du laser, les deux peignes de fréquences associés aux deux états propres se synchronisent. Dans un second temps, nous soumettons un laser bi-fréquence à une réinjection optique décalée en fréquence. De cette manière, nous sommes capable de transférer, sur la fréquence de battement du laser, la stabilité d'un synthétiseur radio-fréquence, utilisé comme référence. Ce résultat est obtenu tant en régime continu que pulsé. Enfin, conjointement à la réinjection décalée en fréquence, nous utilisons les oscillations de relaxation d'un laser de classe B pour induire un régime où la fréquence de battement est synchronisée sur une référence externe, mais pas sa phase. Incidemment, des dynamiques particulières d'intensités sont observées en sortie du laser.