2014-053 LIDARs DIAL multi espèces à base de sources

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: Michel.lefebvr[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: benoi[email protected]