Situées entre l'infrarouge et les micro-ondes, les ondes dites "terahertz" (THz) ont les propriétés de passer aussi bien à travers la peau et les vêtements que les papiers, le bois, le carton ou encore le plastique. Autant d'atouts qui permettent d'envisager de multiples applications dans les secteurs de l'imagerie médicale, de la spectroscopie, de la sécurité et de l'environnement. D'où l'intérêt que suscitent les lasers à cascade quantique terahertz, une récente famille de lasers semi-conducteurs qui émettent à des fréquences de l'ordre du terahertz. Pourtant, s'ils sont aujourd'hui les seules sources compactes fonctionnant dans cette gamme de fréquences, ils présentent deux inconvénients : Premièrement, ils ne fonctionnent qu'à des températures cryogéniques. En vue d'une augmentation future de la température maximale de fonctionnement (Tmax), nous avons développé une étude comparative en fonction de la fré- quence d'émission, ce qui a permis de déterminer les mécanismes principaux limitant la Tmax (courant parasite ainsi que l'émission de phonons optiques lon- gitudinaux activés thermiquement). Deuxièmement, afin d'obtenir les meilleures Tmax, l'utilisation d'un guide métal- métal est nécessaire. Néanmoins, dans un tel guide, l'émission obtenue est fortement divergente, ce qui s'avère rédhibitoire pour une utilisation généralisée. Pour résoudre ce point, nous avons intégrés des cristaux photoniques bidimensionnels définis uniquement par la géométrie du métal supérieur, ce qui a permis l'obtention d'une émission directive par la surface, spectralement mono-mode, tout en maintenant des températures de fonctionnement assez élevées.

Expérience réalisée a l'aide d'un laser a colorant en anneau a blocage de mode passif, et dont la dispersion de vitesse de groupe peut être contrôlée. On montre que le fonctionnement de ce type de laser est base sur des phénomènes solitons en analysant un régime particulier du laser qui émet alors des impulsions semblables à des solitons d'ordre 3. Description d'une chaine amplificatrice ayant un gain d'environ 10**(6). On présente un nouveau système de compensation de la dispersion de la chaine amplificatrice et une nouvelle méthode de mesure monocoup de la réponse temporelle de l'effet Kerr optique.

Optimization of dichromated gelatin (DCG) film coatings for holographic recording is presented. The Taguchi optimization method is applied to DCG film coatings to obtain high uniformity. Two-level factorial design is used to optimize the emulsion curing conditions for high diffraction efficiency. Film thicknesses ranging from 6.0 to 23.4 mum are obtained with uniformities between 4.0 and 8.0%. Peak diffraction efficiencies between 87.0 and 96.9% are obtained using the optimized curing conditions. A possible holographic formation mechanism is introduced and experimental results for shrinkage and swelling are summarized. Both reflection type substrate mode holograms and polarization selective transmission type holograms are fabricated using optimized films. An improved Brewster angle method is also used to obtain an accurate measurement of the refractive index of DCG films, which are important in the design of holographic optical elements.

Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire ont pour objectif la création d’un système optique permettant la détection des deux-roues en milieu urbain. Pour cela, nous avons fait le choix, à la vue des limites des systèmes actuels principalement lié aux ombres portées des véhicules, pénalisant ainsi leur détection, d’opter pour un système de prise de vue en stéréovision. L’originalité du système présenté ici réside dans le choix des optiques et la disposition des caméras. Nous utilisons en effet, deux caméras avec optique fish-eye placées l’une au dessus de l’autre, alignées et orientées selon un axe vertical. Nous choisissons cette configuration pour des raisons de stabilité et de couverture de la scène. Nous étudions ensuite la calibration de ce système à partir d’un outil général de calibration de système de stéréovision, ainsi qu’à partir d’une approche développée spécifiquement et permettant de prendre en compte les particularités du système. En ce qui concerne le traitement des données pour effectuer la mise en correspondance entre les images et ainsi obtenir une carte 3D, nous proposons trois approches. Les deux premières sont largement inspirées de l’état de l’art. La troisième approche, que nous avons conçue, est assez originale et permet de cibler plus précisément la zone de recherche 3D en décomposant la scène en différentes couches correspondant à différentes hauteurs au dessus du niveau de la route. Pour pouvoir enfin détecter, classifier et suivre les véhicules, les informations 3D apportant la position et la dimension des véhicules sont intégrées dans un logiciel de suivi déjà existant.

The results of a 355 nm photolysis study of Cl2 yield measurement of the nuclear hyperfine structure intervals in the 3s 23p5 2P3/2 → 3s23p 4(1D)4s 2D5/2 transition in the Cl35 and Cl37 atoms using a variation of the technique known as Velocity Aligned Doppler Spectroscopy. The power of the VADS technique is in the ability to extract detailed kinetic energy distributions of fragments generated during a photolysis event. High resolution frequency dependent scans exhibit structure due to the hyperfine structure of both the excited and ground states. The magnetic dipole and electric dipole quadrupole coupling constants are found and compared to previously reported constants for Cl35. The coupling constants for Cl37 are reported and compared to predicted values In addition to the results presented for Cl2 photolysis, another variation on Velocity Aligned Doppler Spectroscopy produces the results of a photolysis study of H2 and D2 in which the pulse of the photolysis laser is in the femtosecond regime are presented. A delay study between the photolysis and probe lasers displays interesting structure. The peaks in the delay study correspond not only to highly energized H atoms that one might expect if many photons were being deposited into H2 to make H+ + H + e- photoproducts, but also slow moving H atoms which seem to have no discernible kinetic energy imparted to the fragments during the photolysis event. In the case of D2, a delay study between the photolysis and probe lasers reveals structure that is highly dependent on the polarization of the photolysis laser. Concepts such as bond softening, bond hardening, and zero photon dissociation are introduced to explain the fragment energetics observed because of these high-field, short pulse events / acase@tulane.edu

The communications performance of a novel transmitter for potential use in space-based laser communications systems was experimentally measured. The transmitter uses an integrated phased array of strongly gain-saturated AlGaAs semiconductor optical amplifiers as a power amplifier to amplify a phase-shift-keyed master oscillator signal. The bit-error-rate performance of the transmitter was measured and compared to the bit-error-rate performance of the master oscillator alone A self-homodyne technique was used to measure the bit-error-rate performance of the transmitter. A portion of the unmodulated master oscillator signal was split off and used as the local oscillator in the receiver to allow the data to be recovered. A 3 dB fiber-optic coupler was used to combine the modulated signal and the local oscillator so that the mixing efficiency of the homodyne detection process could be made nearly one. The phased array of semiconductor optical amplifiers was a graded-index, separate-confinement heterostructure, single-quantum well device that was operated under strongly gain-saturated conditions in order to maximize the energy extracted from it. A 2$\sp7$-1 length pseudorandom data sequence at a data rate of 200 Mbps was used to measure the bit-error rate. The impact of the unequal path lengths to each amplifier of the integrated phased array was analyzed. In addition, the impact of amplified spontaneous emission noise was analyzed for an intersatellite laser communications system No degradation in bit-error-rate performance was observed from using the integrated phased array of strongly gain-saturated semiconductor optical amplifiers to amplify the phase-shift-keyed master oscillator signal. In addition, the phased array of strongly gain-saturated semiconductor optical amplifiers did not measurably increase the linewidth of the amplified, unmodulated master oscillator signal. The unequal path lengths of the integrated phased array cause the on-axis intensity to drop off and recover at each phase transition, which causes a small penalty in communications performance and limits the data rate. The amplified spontaneous emission noise causes no degradation because only a small fraction of it is received by the receiver of an intersatellite laser communications system due to the beam forming properties of the phased array / acase@tulane.edu

This thesis focuses on two experiments done at the National Institute of Standards and Technology (NIST) to measure neutron scattering lengths. Both experiments used a neutron interferometer; a device that has been used to determine the scattering lengths of a variety of isotopes to better than one percent relative uncertainty. Neutron scattering lengths are important parameters in understanding both nucleon structure and nucleon-nucleon interactions from the point of view of low-energy quantum chromodynamics (QCD) The first experiment is an attempt to measure the neutron-electron scattering length bne. The neutron-electron scattering length is important because of its relationship to the internal charge distribution of the neutron. Combining the latest bne results gives the current excepted value of bne = (-1.345 +/- 0.025) 10-3 fm. However, there is a non-statistical disagreement between the individual measurements. Here we use a neutron interferometer to measure the large-dynamical phase shift, part of which is due to bne, caused when the neutron and crystal satisfy Bragg's law. This is accomplished by rotating a perfect silicon crystal in steps as small as 10-8 rad through the Bragg condition. Because of unforeseen signal losses, this experiment has not yet produced a final result but lessons learned in this work will assist future bne measurements The second experiment is a measurement of the spin-incoherent neutron scattering length of 3He b'i. In the study of few-body nuclear physics, two and three nucleon potentials are used to describe complex nucleon interactions which cannot be directly calculated using QCD. Neutron scattering lengths of light isotopes provide crucial tests of these nucleon-nucleon potentials. The neutron interferometry and optics facility at NIST had been used previously to determine the spin-coherent scattering lengths for n-1H, n-2H, and n-3He to better than 0.2% relative uncertainty. We report a result of b' i = (-2.512 +/- 0.018) fm using a polarized 3He target and polarized neutron beam. This result combined with spin-coherent data is in good agreement with certain theoretical models describing three nucleon interactions / acase@tulane.edu

The nuclear hyperfine population distributions of the deuterium atom produced in the 266 nm photolysis of DI were measured with a technique that applies spatial filtering of the nascent recoiling photoproducts to yield a reduced Doppler profile. A novel method of resonance detection for Cl atom photoproducts is also presented along with time-of-flight measurements of chlorine atoms as photoproducts from the dissociation of Cl2, thiophosgene, and phosgene. The resonance detection method permits high-resolution frequency scanning of the hyperfine structure of the chlorine atom. The results of these measurements are also presented / acase@tulane.edu

This dissertation is comprised of two parts: Charge transport in DNA hair-pins and light transport in linear arrays of dielectric spherical particles. Experimental results suggest specific charge (hole) migration kinetics for stilbene-capped DNA hair-pins of the form Sa(AT)nSd, where Sa and Sd denote the acceptor and donor stilbene respectively and (AT) n a bridge of adenine-thymine base pairs of length n = 1 -- 7. Kinetics equations are derived from experimental data for both charge separation and recombination. Counterion binding to the radicalized stilbene ions is considered a significant contributor to charge migration kinetics. In the second part, bound modes infinite linear chains of dielectric particles of various lengths and particle materials are investigated. Through a unique application of the multisphere Mie scattering formalism, numerical methods are developed to calculate eigen-optical modes for various arrays of particles. Eigenmodes with the highest quality factor are identified by the application of a modified version of the Newton-Raphson algorithm. Convergence is strong using this algorithm for linear chains of up to several hundred particles. By comparing the dipolar approach with the more complex approach utilizing a combination of both dipolar and quadrupolar approaches, the dipolar approach is shown to have an accuracy of approximately 99%. The quality factor increases with the cubed value of the number of particles in agreement with previously developed theory. The effects of disordering of particle sizes and inter-particle distances as well as interference of guiding modes in 'traffic circle' waveguide configurations will be discussed / acase@tulane.edu

Cette thèse porte sur le façonnage d'impulsions femtosecondes et leur caractérisation temporelle. L'originalité du travail repose sur une approche dans laquelle l'aspect métrologique joue un rôle essentiel. La première partie de la thèse aborde le problème des limites théoriques et expérimentales du façonnage d'impulsions courtes par un filtre acousto-optique dispersif programmable (AOPDF). Une caractérisation fine de ce dispositif a ainsi été réalisée par interférométrie spectrale pour déterminer sa précision. Une étape essentielle du travail a consisté à caractériser, au préalable, la précision de mesure accessible par interférométrie spectrale. Une étude systématique de la précision de génération, par AOPDF, de phases polynomiales d'ordre 1 à 4 a ensuite été réalisée. Une interprétation des écarts obtenus entre phase programmée et phase appliquée ainsi qu'une méthode de correction sont proposées et discutées. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'étude de trois techniques de caractérisation d'impulsions courtes : une méthode de référence, l'interférométrie spectrale à décalage (SPIDER) et deux nouvelles méthodes développées au cours de la thèse : la " Local Spectral Compression " (LSC) et l'interférométrie spectrale autoréférencée (SRSI). Dans chaque cas, la précision de mesure de phases spectrales quadratiques et cubiques a été déterminée puis comparée à celle obtenue avec les autres méthodes. Les techniques LSC et SRSI ont été également utilisées pour comprimer des impulsions à leur limite de Fourier. Les avantages et inconvénients de chaque méthode sont enfin discutés.