Interférométrie par réinjection optique dans une diode laser - Applications pour le vivant et le développement durable - LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes Access content directly
Accreditation To Supervise Research Year : 2020

Optical Feedback Interferometry in a laser diode: implementation for the living and sustainable development applications

Interférométrie par réinjection optique dans une diode laser - Applications pour le vivant et le développement durable

Abstract

Optical Feedback based sensors are interferometric systems with great compactness self-alignments properties in which the laser source also plays the role of the interferometer and the detector. In this presentation, I expose the numerous results that were obtained these last years, in particular considering applications related to biology or sustainable development. The presented work describes in a first part the modeling of the laser physics under optical feedback conditions that have allowed to improve the sensor responsivity, to better interpret the sensor signal in case of multiple back-scattering sources or to better understand the underlying fringe frequency bandwidth limitation that are specific to such a sensor. An important highlight is made for the presentation of works related to the measurement and characterization of fluid flows, specifically in the context of micro-scale flows (microfluidics), with multiple phase fluids and for the detection of single particle flowing. In a related topic, the contribution to the development of an optical feedback based anemometer in collaboration with the company Epsiline is presented. The latest developments of the optical feedback sensors for imaging in 2D or 3D the propagation of pressure waves are detailed. Eventually, a large part is dedicated to discussion around close future research topics emerging from the presented results and that concern the problematic linked to the laser physics - evolution towards more complex laser sources or with exotic properties of interest for the sensor context - as well as application domains such as flow cytometry, help in the diagnostic of the skin cancers, study of choc waves, etc...
Les capteurs par réinjection optique sont des systèmes interférométriques compacts et auto-alignés dans lesquels la source laser joue le rôle de l’interféromètre et du détecteur. Dans cette présentation, j’expose les différents résultats que nous avons obtenu ces dernières années en particulier sur des sujets ayant trait à la biologie ou à l’environnement. Le travail présenté aborde dans une première partie la modélisation de la physique du laser sous réinjection qui ont permis d’améliorer la sensibilité du capteur, d’interpréter le signal capteur dans le cas de réinjection issue de multiples cibles ou de comprendre les limitations en fréquence des franges interférométriques induite par ce système capteur. Une place importante est donnée à la présentation des travaux effectués dans un contexte de mesure et de caractérisation d’écoulement, en particulier à micro-échelle (écoulement microfluidiques), avec des fluides multiphasiques et pour la détection de particules uniques en écoulement. Sur un sujet connexe, les travaux menés en collaboration avec la société Epsiline pour la réalisation d’un anémomètre par réinjection optique sont également présentés. Les derniers développements des capteurs par réinjection optique pour l’imagerie en 2 ou 3 dimensions de la propagation des ondes de pression sont détaillés. Enfin une large partie est consacrée à la discussion de sujets de recherches futurs issus des résultats présentés et qui concerne autant les problématiques de la physique du laser : évolution vers des sources lasers plus complexes ou ayant des propriétés exotiques intéressantes dans le contexte capteur, que les domaines applicatifs : cytométrie de flux, aide au diagnostic des cancers de la peau, étude d’onde de choc…
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Dates and versions

tel-02995424 , version 1 (09-11-2020)

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  • HAL Id : tel-02995424 , version 1

Cite

Julien Perchoux. Interférométrie par réinjection optique dans une diode laser - Applications pour le vivant et le développement durable. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Institut national polytechnique de Toulouse, 2020. ⟨tel-02995424⟩
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