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Le laser et ses applications
50 ans après son invention

Le laser et ses applications - hermès / lavoisier - 9782746225800 -
Le laser et ses applications 

Auteur : 

Editeur : Hermès / Lavoisier

Collection : Télécom

Date parution :

Le laser, 50 ans après son invention, est devenu un dispositif incontournable.

Cet ouvrage dresse un panorama de ses multiples applications en télécommunications, médecine; métrologie, aérospatiale ou dans les TIC. Rédigé par des spécialistes issus de l'industrie ou de la recherche, il traite de l'introduction des lasers dans des technologies diverses comme le gyrolaser, les technologies fibrées, la biophotonique, le traitement de surface, le laser mégajoule ou l'ingénierie quantique.

Le laser et ses applications s'adresse aux étudiants, ingénieurs et chercheurs qui souhaitent avoir une vue globale sur le laser et approfondir leur connaissance sur ce composant et ses implications industrielles actuelles ou futures.

Cet ouvrage a vu le jour suite à un cycle de seize conférences autour des applications du laser et organisé par l'ENSSAT (Lannion) et le laboratoire CNRS Foton et au soutien d'entreprises engagées dans le développement de produits et d'équipements dont le laser est le dispositif essentiel.

Ce livre appartient à la collection Télécom, publiée sous l'égide de l'Institut Télécom et avec le soutien de Orange Labs. La collection Télécom rend compte des derniers développements dans l'ensemble des domaines des sciences et technologies de l'information et de la communication.


En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Télécommunications.

Descriptif : 

Reliure :
Broché
Nbr de pages :
376
Dimension :
15.6 x 23.4
Poids :
600 gr
ISBN 10 :
2746225808
ISBN 13 :
9782746225800
82,01 €
Sur commande
Expédié 0.01€ sous 4 à 8 jours (en savoir+)

Avis clients sur Le laser et ses applications - hermès / lavoisier - Télécom

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Sommaire

TABLE DES MATIÈRES

Avant-propos ....................................... 17

Jean LE MÉZEC

Préface '............... .. 25

Pascal BESNARD

Chapitre 1. L'avènement du laser: une histoire éclairante. ....... .. 27

Jean-Paul POCHOLLE

1.1.Lerayonnementducorpsnoir.
...................... .. 27

1.2.
Le processus d'émission stimulée d'Einstein. . . . . . . . . . . . . . .. 28

1.3.Avantlemaser
'...... .. 31

1.4.Avantlelaser,lemaser.
.......................... .. 32

1.5.Lelaser
.................................... .. 35

1.6.Lespremièresapplications.
........................ .. 41

1.6.1.
Télémétrie laser ~ ................. .. 41

1.6.2.Legyrolaser
.............................. .. 42

1.6.3.
Le laser et les premiers développements en défense . . . . . . .. 43

1.6.4.Fusionlaser
.............................. .. 44

1.6.5.Laséparationisotopique.
...................... .. 45

1.7.Conclusion.................................. .. 46

1.8.Bibliographie.
................................ .. 47

Chapitre 2. Fibres optiques spéciales pour laser à fibre . . . . . . . . 53

David MÉCHIN, Denis TREGOAT, Laurent LABLONDE et Benoît CADIER

2.1.Introduction.
.................... 53

2.2.
Technologie des fibres optiques spéciales. . . . . . . . . . 53

2.2.1.
Fabrication de préfonne de fibre dopée. . . . . . . . 54

2.2.2.
Fabrication de préfonne de fibres microstructurées . 55

2.2.3.Fibrage
....................... 57

2.2.4.Lesfibresdoublegaine.
............. 58

2.2.5.
Les fibres à bandes interdites photoniques. . 59

2.3.Applications
.............. 63

2.3.1.
Laser à fibre dopée terre rare. 63

2.3.2.
Les sources supercontinuum 67

2.4.
Perspectives . 70

2.5.Bibliographie............. 71

Chapitre 3. Les gyromètres optiques: le gyrolaser et le gyrofibre . 75

Hervé LEFÈVRE

3.1.Introduction.
...... ...... 75

3.2.
Techniques inertielles. . . . . . . 78

3.3.L'effetSagnac.....
....... 80

3.4.
Propagation lumineuse, interférométrie et réciprocité. 82

3.5.
Principe et perfonnances du gyrolaser . 86

3.6.
Principe et performances du gyrofibre . 90

3.7.
Comparatif gyrolaser et gyrofibre. 94

3.8.
Conclusion. . 96

3.9.Bibliographie............. 97

Chapitre 4. Applications des lasers à fibre et des systèmes fibrés:
quelques exemples dans le génie civil, l'environnement et le médical. 99

Lionel QUÉTEL et Patrice LE BOUDEC

4.1.Introduction.
........... 99

4.2.
Suivi de défonnation de structure. 100

4.2.1.Etat
del'art. .......... 101

4.2.2.
L'effet Brillouin. . . . . . . . 102

4.2.3.
Enrobage de la fibre spécifique pour le béton 104

4.3.CapteurC02....................... 105

4.3.1.
Détection du CO2 par transmission de la bande d'absorption

du CO2à 4,2 /lm. .............................. 106

4.3.2.
Détection par source fluorescente spectralement étendue 107

4.4.
Détection de tumeurs . 109

4.4.1.
Spectroscopie par réflectance .. 110

4.4.2.
Spectroscopie Raman. 1Il
4.5.
Conclusion . 112

4.6.
Bibliographie . 113

Chapitre 5. Les lasers pour la biophotonique . 115

Thierry GEORGES

5.1.
Les grandes techniques de la biophotonique 115

5.1.1.
Les mesures avec des lasers. 115

5.1.2.
Les fluorophores . 116

5.1.3.
La cytométrie en flux . 117

5.1.4.
La microscopie confocale . . 119

5.1.5.
Le séquençage de l'ADN .. 120

5.2.
Les lasers pour la biophotonique . 120

5.2.1.
Les lasers visibles continus . 121

5.2.2.
Les nouveaux développements . 126

5.3.
Conclusion .. 128

5.4.
Bibliographie . 128

Chapitre 6. Les lasers à fibre pour les applications médicales
et industrielles . 131

David PUREUR

6.1.
Introduction -les différents modes de fonctionnement
dulaseràfibre. ................. .... .. . 131

6.1.1.
Les lasers continus . 132

6.1.2.
Les lasers pulsés nanoseèondes . 133

6.1.3.
Les lasers femtosecondes-picosecondes. 134

6.1.4.
Les lasers visibles et UV . 135

6.2.
Les applications médicales . 135

6.2.1.
Généralités sur J'utilisation des lasers pour le médical .. 135

6.2.2.
Les différents processus d'interaction lasers-tissus vivants
mis enjeu . 137

6.2.3.
Un exemple: l'ophtalmologie . 142

6.2.4.
Les lasers à fibre continus dans le visible. 145

6.3.
Les applications liées aux procédés industriels . 146

6.3.1.
Le principe de l'interaction matière-rayonnement

pourlesprocédésindustriels . . . . . . . . . . . . . . . 147

6.3.2.
L'intégration laser dans la machine-outil ... 157

6.3.3.
Un exemple: le secteur du photovoltaïque. 159

6.4.
Conclusion .. 163

6.5.
Bibliographie . 163

Chapitre 7. Marquage et micro-usinage laser. 167

Patrick EVEN

7.1.Introduction.
.............................. 167

7.1.1.
Marquage, gravure et micro-usinage, quelle différence? 167

7.1.2.
Aspect visuel ou usinage fonctionnel . 168

7.2.
Les lasers . 168

7.2.1.
Les lasers industriels pour le micro-usinage 168

7.2.2.
Les caractéristiques du faisceau laser . 169

7.3.
La mise en forme de faisceau . 171

7.3.1.
Les limites imposées par les caractéristiques du faisceau laser . 171

7.3.2.
Exemple de tête de marquage .... 173

7.3.3.
Exemple de tête de micro-usinage. 176

7.4.
Les systèmes laser . 177

7.4.1.
Station de marquage/gravure .. 177

7.4.2.
Station de micro-usinage..... 180

7.5.
Le traitement de fichiers graphiques. 182

7.5.1.
Dessin vectoriel . 182

7.5.2.
Prétraitement avant usinage-marquage 183

7.6.
Introduction à l'interaction laser-matière 184

7.6.1.
Type thermique . 185

7.6.2.
Type photo-ablatif . 186

7.6.3.
Exemples d'application 187

7.7.
Conclusion .. 188

7.8.Bibliographie.
......... -189

Chapitre 8. Les traitements de surface par faisceau laser
de fortes puissances . 191

Laurent DUBOURG

8.1.
Les traitements de surface sous faisceau laser de fortes puissances. 191

8.2.
Phénoménologie lors des traitements de surface sous faisceau laser
de fortes puissances 1011
8.2.1.
Interaction faisceau-matière. . . . . 194

8.2.2.
Mouvements de convection. . . . . 197

8.2.3.
Mécanismes de solidification. . . . . . . . . . . . 198

8.2.4.
Fonnation de composés intennétalliques ou de composites
àmatricemétallique. ...................... 199

8.3.L'alliagedesurfacesousfaisceaulaser.
................ 200

8.3.1.Principe.
................................. 200

8.3.2.
Analyse de la microstructure obtenue par alliage de surface
sous faisceau laser: cas de l'alliage binaire aluminium-cuivre. 201

8.3.3.
Propriétés mécaniques des alliages de surface obtenus
sous faisceau laser . . . 203

8.4.Lerechargementlaser.
........................ 204

8.4.1.Principe.
.............................. 204

8.4.2.
Analyse de la microstructure obtenue par rechargement laser:
cas de l'élaboration de composites à matrice métallique. . . . . . . . . 205

8.4.3.
Propriétés tribologiques des CMM obtenus
par rechargement laser. . 206

8.5.
Conclusion . . . 207

8.6.
Bibliographie. . . . . . . 208

Chapitre 9. Lidar
: science et applications. 209

Pierre FLAMANT

9.1.
Introduction . 209

9.2.
Panorama et contexte. 210

9.3.
Un peu d'histoire ... 214

9.4.
Principe des mesures Lidar. 217

9.4.1.
Lidar atmosphérique. 218

9.4.2.
Lidar topographique . 220

9.5.
Applications aux surfaces . 232

9.6.
Lasers pour applications lidar . 234

9.7.
Observation de la terre par Lidar ... 235

9.8.Conclusion.............. .. . . 237

9.9.
Pour en savoir plus: ouvrages traitant des méthodes
et applications lidar . 237

Chapitre 10. Amplificateurs à fibre pour les applications lidar. 239

Sylvain BORDAIS et Marc LE FLOHIC

10.1.
Les lidars . 239

10.1.1.
Définition, applications, exigences, contraintes . 239

10.1.2.
Principe . 241

10.1.3.
Lidar à mesure du temps de vol ou à détection directe 242

10.1.4.
Lidar Doppler ou à détection cohérente . 243

10.2.
Technologie des lasers à fibre. . .. . . 244

10.2.1.Introduction.
......... .. . . 244

10.2.2.
Les atouts et les inconvénients 247

10.2.3.
Architecture typique . 248

10.2.4.
Composants critiques . 249

10.2.5.
Les défis à relever . 252

10.2.6.
Exemples d'appareils commerciaux 254

10.2.7.
Résultats d'expériences. 254

10.3.
Conclusion . 254

10.4.
Prospectives . 257

des télécommunications optiques . Chapitre 11. Le laser, une des clés du développement
259

Irène et Michel JOINDOT
Il.1.Introduction.................................. 259

Il.2.
La période des recherches de base. Les grands principes. . . . . . . 260

11.2.1.
Les systèmes de télécommunications optiques en espace libre 260

11.2.2.
Les briques de base d'un système de télécommunications
parfibresoptiques. .............................. .. 261

Il.2.3.
L'utilisation du laser à semi-conducteur. . . . . . . . . . . . . .. 266

11.3.
La pénétration de l'optique dans les réseaux: des premiers systèmes

à l'avènement du multiplexage en longueur d'onde. . 267

11.3.1.Lespremierssystèmes
................... 267
Il.3.2.Laréceptioncohérente.
.................. 269
Il.3.3.
L'hégémonie de l'optique dans les réseaux « cœur» . 270

Il.4.
Le multiplexage en longueur d'onde. . . . . . . . . . . 271

Il.4.1.
L'introduction de ('amplificateur optique à fibre. . . 271

11.4.2.
L'amplificateur optique à fibre dopée. . . . . . . . . 272

Il.4.3.
Impact sur la structure des systèmes et des réseaux. 273

Il.4.4.Lasersadaptés
auWDM.................. 275

Il.5.
La pénétration de l'optique dans les réseaux intercontinentaux 276

11.6.
Depuis 1995 : l'explosion de la capacité. . 278

Il.6.1.
La montée en capacité des systèmes. 278

Il.6.2.
Les systèmes sous-marins optiques. 282

11.6.3.
Les contraintes des opérateurs. . 284

Il.7.
L'optique dans le réseau d'accès . . . . . 285

11.8.
Perspectives et conclusion 286

11.9.
Bibliographie. . . . . . . . 288

Chapitre 12. Lasers à semi-conducteurs pour les applications
entélécommunicationsoptiques......................... .. 291

Guanghua DUAN et Hélène DEBRÉGEAS-SILLARD

12.1.
Introduction ' 291

12.2.
Matériaux semi-conducteurs pour les sources laser
detélécommunications. .................... 293

12.3.
Structure transverse des lasers à semi-conducteurs. 295

12.4.
Amplificateurs et lasers Fabry-Perot . . . . 300

12.5.LasersDFB
................... 302

12.6.
Laser intégré avec un modulateur externe. 304

12.7.Lasersaccordables.
.............. 307

12.8.Lasersimpulsionnels
............. 311

12.9.
Lasers pour les circuits photoniques intégrés . . . 313

12.9.1.
PIC monolithique surInP . . . . . . . . . 313

12.9.2.
PIC III-V sur silicium. 314

12.10.
Conclusion et perspectives 315

12.11.
Bibliographie . . . . . . . . 316

Chapitre 13. Le laser: la source des réseaux
detélécommunicationsoptiques......................... .. 319
Philippe CHANCLOU, Stéphane GOSSELIN, Bernard LANDOUSJES, Michel JOINDOT,
Irène JOINDOT

13.1.Introduction.
................................ .. 319

13.2.
Les différentes familles de lasers pour les réseaux
detélécommunications. .................... 320

13.2.1.
Le laser à modulation directe. . . . . . . . . . 321

13.2.2.
Le laser à gestion de chirp (Chirp Managed Laser) . 323

13.2.3.
Le laser à modulation externe. . 325

13.2.4.
Le laser accordable. . . . . . 326

13.3.
Du laser au transpondeur optique. . . 329

13.4.
Conclusion . . . 331

13.5.Bibliographie.
.............. 332

Chapitre 14. Advances in PulsedFiberLasers. ............... .. 335

David RiCHARDSON, Shaif-ul ALAM, Andrew MALfNIWSKl, Jonathan PRICE, K.K.

CHEN, Dejiao LfN, John HAYES, Andy CLARKSON et Johan NILSSON
14.1.Introduction.
................................ .. 336

14.2.
General Overview and Fundamental Considerations. . . . . . . . . .. 337

14.3.
CUITent State of the Art -Pulsed Fiber Lasers . . . . . . . . . . . . .. 342

14.3.1
NanosecondFiberLaserSources . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 342

14.3.2.Ultrashortpulseoperation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 345

14.4.SorneFuturePerspectives
........................ .. 350

14.5.Conclusion
................................. .. 352

14.6.Biblography.
................................ .. 354

Chapitre15.Lelasermégajoule ......................... .. 359

Denis PENNfNCKX

15.1.
Cinquante ans de lasers à la direction des applications militaires . .. 359

15.1.1.Unpeud'histoire
.......................... .. 359

15.1.2.
Le LMJ, un outil au cœur de la dissuasion nucléaire française. 361

15.2.Lelasermégajoule.
............................ .. 361

15.2.1.Principede
fonctionnement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 361

15.2.2.Laligned'intégrationlaser
(UL). ................ .. 364

15.2.3.Lachaîne
laser. ........................... .. 365

15.2.4.Achaqueexpériencesacible
................... .. 369

15.2.5.Lesretombéespour
l'industrie. ................. .. 370

15.3.Lesapplications
civiles. ......................... .. 372

15.3.1.
L'énergie de fusion par confinement inertiel. . . . . . . . . . .. 372

15.3.2.Leprojet
PETAL .......................... .. 373

15.4.Bibliographie.
............................... .. 374

Postface. ........................................ .. 377