2014-053 LIDARs DIAL multi espèces à base de sources paramétriques optiques pour la détection des gaz à effet de serre depuis l’espace Nom & Prénom Raybaut Myriam Organisme Onera/DMPH Adresse Palaiseau Cedex Code postal 91123 Ville BP 80100 Adresse mail [email protected] Email du Directeur du Laboratoire: [email protected] Descriptif du sujet: Il est aujourd’hui clairement établi que l’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre joue un rôle de tout premier plan dans le changement climatique. Un des challenges actuels concerne la mesure de plusieurs gaz à effet de serre à partir d’un système LIDAR unique embarqué à bord d’un satellite. Dans cette problématique, l’ONERA développe une approche générique mettant en oeuvre des sources paramétriques optiques. Par rapport aux architectures ‘purement laser’, la solution paramétrique offre l’avantage de pouvoir adresser les différents gaz d'intérêt (CO2, CH4, H2O) avec un seul système. Le sujet de thèse proposé a ainsi pour but de réaliser et de valider des instruments génériques de type LIDAR DIAL multi-espèces fonctionnant à partir de sources paramétriques optiques innovantes (brevet NesCOPO). Aujourd'hui, la plupart des mesures LIDAR DIAL reposent sur l'émission alternative de deux longueurs d'onde en coïncidence et hors d'une raie d'absorption d'un gaz. La solution d'émetteur étudiée au cours de cette thèse offre la possibilité de réaliser un sondage plus complet de la raie d'absorption d’un gaz en émettant plusieurs longueurs d'onde. L'apport d'une telle émission multi-longueurs d’onde sera étudié au cours de la thèse. La question même de la gamme de longueur d'onde dans laquelle effectuer ces mesures LIDAR reste ouverte car ce choix dépend à la fois des les propriétés spectroscopiques des gaz atmosphériques, et aussi des performances des émetteurs et récepteurs composant le LIDAR. Dans ce contexte, la thèse a aussi pour but de comparer les performances de systèmes LIDAR DIAL émettant dans deux gammes de longueurs d'onde différentes (1,5µm et 2µm), et d'estimer le potentiel des sources paramétriques comme émetteur pour ces deux gammes spectrales. La gamme 2 - 2,3 µm proposée pour les missions ESA A-SCOPE et NASA Ascend permet d'adresser les espèces gazeuses CO2, CH4, H2O alors que la gamme 1,5-1,6 µm a été retenue pour la mission CNES/DLR MERLIN en vue de la détection spatiale du CH4. Le travail de thèse comprendra plusieurs volets : i) optimisation des performances de l’émetteur lidar, ii) mise en oeuvre pour des mesures de CO2, CH4 et H2O, iii) analyse les performances obtenues dans les gammes spectrales testées, en mode 2-longueurs d'onde (DIAL classique) ou multi-longueurs d'onde. Une analyse des résultats obtenus vis à vis de l'application Lidar spatial sera réalisée. Des campagnes de mesures sur site industriel pourront aussi être envisagées. Cette thèse vient en support des actions de développement engagées depuis un certain nombre d'années à l'Onera/DMPH, avec le support de l'ESA et du CNES. Laboratoire d'accueil envisagé: Onera/DMPH/SLM Profil du candidat (veuillez préciser la spécialité du Master): Formation : Optique physique, Grandes Ecoles ou Universitaire, motivé par les développements expérimentaux Master ‘Optique, Matière et Plasma’, ‘Laser et Matière’. Spécificités souhaitées : Physique des lasers, Optique non linéaire Responsable CNES - Nom: Faure Benoît Responsable CNES - Structure: Service Optique Mail responsable thèse: [email protected]