L'amplification d'impulsions gazeuses (CPA) est une technique optique, lauréate du prix Nobel de physique 2018, qui est utilisée pour produire des impulsions laser courtes à des intensités suffisamment élevées pour que le milieu de gain se détruise par des phénomènes non linéaires s'il essayait d'amplifier le impulsion directement, en prenant en sandwich l'amplificateur entre une civière à impulsions et un compresseur.
C'est un folklore commun en optique que la technique a été initialement développée pour l'amplification des signaux radar quelque part dans les premiers temps de l'histoire de l'électronique, et il est en quelque sorte logique que si vous avez un amplificateur à tube à vide fragile ou quelque chose, vous pouvez échanger le des réseaux de diffraction optique pour des guides d'ondes hyperfréquences à dispersion appropriée, ou tout ce qu'ils utilisaient dans les années 60, et cela ferait des merveilles pour protéger l'électronique sensible de la friture.
Pour essayer d'aller au-delà de cette vague compréhension, j'ai essayé de voir exactement quels problèmes d'amplification radar étaient la cible du travail original stretch-amplify-compress (je ne sais pas si le nom CPA était déjà utilisé pendant son développement). , même s'il est vraiment utilisé pour décrire de tels systèmes dans un contexte électronique), à quoi servait-il en électronique lors de son passage à l'optique en 1985, et plus généralement quelle est l'histoire de son développement. Cependant, il y a quelques bords rugueux dont je ne suis pas sûr et j'espère que cette SE est un bon endroit pour poser des questions à leur sujet.
Le papier CPA d'origine,
Compression d'impulsions optiques chirpées amplifiées. D. Strickland et G. Mourou. Optics Comms. 55 , 447 (1985) .
reconnaît que la technique est analogue aux solutions alors déjà utilisées dans le radar, et envoie le lecteur à un examen adapté aux débutants en
Radars multiéléments. E. Brookner. Scientific American 252 , février 1985, p. 94-102. .
mais c'est un peu une impasse bibliographique car il n'a pas de références. En particulier, je suis frappé par le fait que les techniques présentent des différences importantes.
En optique, nous voulons avoir une impulsion courte et nous voulons la rendre forte. Cela nous permet alors d'étudier des phénomènes optiques non linéaires, qui peuvent atteindre des degrés assez extrêmes . Cela signifie que nous devons compresser l'impulsion avant de l' utiliser pour faire tout ce que nous voulons faire.
Dans la description de Strickland et Brookner, d'un autre côté, il est clair que l'électronique ne se soucie vraiment de compresser l'impulsion que juste avant son analyse finale, et que le système est parfaitement satisfait de transmettre l'impulsion non compressée pour interagir avec les avions ou les pamplemousses -des objets métalliques de taille 'sont là-bas, et font ensuite la compression.
Ce point de vue est souligné par un rapport Rochester plus accessible,
Revue LLE , rapport trimestriel, octobre-décembre 1985 . Laboratoire d'énergétique laser, Rochester, NY. §3B, p. 42-46 .
En essayant d'entrer un peu plus dans les détails, je suis un peu plus confus. Wikipédia renvoie le lecteur intéressé à une revue de 1960, après la déclassification de la technologie,
Clé de compression d'impulsion pour une transmission radar plus efficace. CE Cook. Proc. IRE 48 , 310 (1960) .
mais j'ai du mal à comprendre quels étaient les problèmes qu'ils essayaient de résoudre. Depuis l'introduction de Cook,
Dans la plupart des cas, la demande d'augmentation de la portée de détection n'a pas été au détriment des exigences tactiques normales pour un certain minimum de capacité de résolution de portée. Face à cette situation, les concepteurs de tubes radar ont été obligés de se concentrer sur l'augmentation des puissances de crête de leurs tubes, car les considérations tactiques n'ont pas permis d'étendre les plages de détection en augmentant la puissance moyenne au moyen d'une impulsion transmise plus large. En conséquence, dans de nombreuses situations, des tubes de forte puissance sont utilisés de manière inefficace en ce qui concerne la puissance moyenne. Pour compenser cette inefficacité, les ingénieurs ont développé des techniques d'intégration post-détection pour étendre la portée de détection radar. Ces techniques conduisent également à de nouvelles inefficacités en ce qui concerne l'utilisation de la puissance moyenne totale disponible.
Il n'est pas clair ici quels «besoins tactiques» sont en jeu ici, et pourquoi et comment ils affectent à la fois la largeur d'impulsion, la puissance moyenne et les besoins de puissance de crête sur le système.
Les brevets de Dicke et Darlington aident quelque peu à établir quel était le problème, en particulier en ce qui concerne les étincelles sur les antennes comme limite de la puissance de crête de l'impulsion radar à la fois à l'intérieur de l'amplificateur ainsi que les éléments de sortie qui viennent après. (Ceci contraste avec le cas du CPA optique, où le problème est que les supports de gain laser ont un seuil d'intensité au-dessus duquel des effets non linéaires comme l'autofocus et la filamentation laser détruira le moyen de gain, mais il est parfaitement bien de faire briller des impulsions de haute intensité sur des miroirs ou d'autres éléments de `` sortie ''.) Cependant, la mention de Cook à une date ultérieure d'exigences spécifiques sur la puissance de crête et la puissance moyenne me fait suspecter qu'il se passe plus de choses ici que je ne vois pas clairement.
Pour résumer ce tas de confusions en quelques questions plus concrètes:
- Quelles exigences spécifiques sur les puissances de crête et moyennes et la largeur des impulsions radar ont été conçues pour surmonter les radars à modulation de fréquence? S'agissait-il de préoccupations purement «internes» concernant l'électronique, ou y avait-il des objectifs et des restrictions externes difficiles à atteindre autrement?
- Le nom «amplification d'impulsions gazouillées» est-il jamais utilisé dans un contexte radar?
- Le CPA de type optique - étirer, amplifier, compresser, puis utiliser l'impulsion - est-il utilisé dans des applications radar ou dans des domaines électroniques plus larges?