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Alors que les trains à grande vitesse connaissent un formidable essor, le captage électrique par le biais d'un pantographe frottant contre une caténaire reste un des talons d'Achille de leur fonctionnement à haute vitesse. Nous avons testé une idée novatrice qui pourrait à terme apporter une solution à ce problème. Il s'agit de capter le courant sans contact mécanique. La liaison caténaire-pantographe se ferait par l'intermédiaire d'un plasma conducteur créé par un laser émettant des impulsions laser ultrabrèves et intenses. Une première série d'expériences effectuées au centre d'essai de la SNCF à Vitry conduit à des résultats prometteurs.
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4. Décharge à fort courant
On dispose maintenant de tous les éléments pour capter un courant sans contact électrique. Reste cependant à vérifier les propriétés électriques de la décharge. Celle-ci doit être suffisamment conductrice pour capter les courants nécessaires à l'alimentation d'un moteur de locomotive (plusieurs centaines d'ampères en régime continu). Il faut en outre que les pertes dans la décharge soient faibles. Enfin, la durée de vie de la décharge doit être suffisamment longue. En effet, en alimentation alternée à 50 Hz, la décharge doit être maintenue pendant les passages à zéro du champ électrique à chaque cycle. Pour répondre à ces questions, nous avons mené une série d'expériences associant le laser Téramobile (voir encadré 2) avec des installations électriques destinées à tester les moteurs des TGV à l'agence d'essai ferroviaire de la SNCF de Vitry-sur-Seine .
4.1 Montage expérimental
Le Téramobile est un projet franco-allemand conjointement fondé par le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et la DFG (Deutsche Forshung Gemeinshaft) allemande. Il regroupe aujourd'hui quatre laboratoires de recherche à Berlin, Lyon, Palaiseau et Genève. Cette collaboration a pour but l'étude de la propagation non linéaire des impulsions femtosecondes térawatts sur de longues distances dans l'atmosphère, et ses diverses applications, notamment la détection de polluants atmosphériques par méthode LIDAR ou la protection contre la foudre.
Téramobile
http://www.teramobile.org
Le Téramobile est un système laser basé sur la technologie CPA Ti:Sapphire intégré dans un container standard totalement autonome et équipé comme un laboratoire mobile. C'est le premier laser mobile de classe térawatt au monde. Le système laser (figure 7) a été construit par Thales Laser. Ses principales caractéristiques sont :
-
puissance crête de 5 TW ;
-
durée de 100 fs ;
-
350 mJ d'énergie par impulsion à un taux de répétition de 10 Hz.
LIDAR : light detection and ranging
CPA : chirped pulse amplification
La technologie CPA consiste à étirer...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COUAIRON (A.), MYSYROWICZ (A.) - Femtosecond filamentation in transparent media - . Physics Reports, 441, 47 (2007).
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(2) - MECHAIN (G.), coll - Range of plasma filaments created in air by a multi-terawatt femtosecond laser - . Optics communications, 247, 171 (2005).
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(3) - STRICKLAND (D.), MOUROU (G.) - Compression of amplified chirped optical pulses - . Optics Communications, 56, 219 (1985).
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(4) - TZORTZAKIS (S.), coll - Femtosecond Laser-guided Electric Discharge in Air - . Physical Review E, 64, 57401 (2001).
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(5) - RODRIGEZ (M.), coll - Triggering and Guiding High Voltage Discharge by Ohmic Connection through Ionized Filaments Created by Femtosecond Laser Pulses - . Optics Letters, 27, 772 (2002).
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(6) - WILLE (H.), coll - Teramobile : a Mobile Femtosecond-Terawatt Laser and Detection System - , Eur. Phys. J. AP,...
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