Développement de lasers à fibres thulium bi-fréquences à impulsions synchrones pour la réalisation de sources Térahertz

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Laser à fibre dopée thulium, Laser accordable, Réseau de Bragg en volume, Laser bi-fréquences, Laser déclenché, modulateur acousto-optique

Mots-clés

Lasers à fibre,

Thulium,

Lasers accordables,

Rayonnement terahertz

Dans le cadre d’un projet collaboratif entre le laboratoire XLIM (UMR 7252 du CNRS et de l'Université de Limoges) et le laboratoire de recherche IPHT situé à Jena en Allemagne, mon projet de thèse consiste à développer un laser à fibre dopée thulium bi-fréquences largement accordable à impulsions synchrones pour la réalisation d’une source Térahertz puissante et accordable. Basé sur l’utilisation de deux réseaux de Bragg en volume (VBGs) et d’une fibre dopée thulium à double gaine et à maintien de polarisation (diamètre de coeur = 20 μm) fabriquée par la méthode REPUSIL, un laser mono-fréquence et bi-fréquences largement accordable a été réalisé et étudié en régime continu. Une accordabilité de 1nm à 144 nm a été obtenue avec une puissance supérieure à 4,5 W et un bon contraste signal sur bruit (~45 dB) et une largeur spectrale inférieure à 0,1 nm. En régime déclenché, un modulateur acousto-optique (AOM) a été utilisée en espace libre dans la cavité laser afin de générer les impulsions. La fibre à double gaine a été remplacée par une fibre dopée thulium à large coeur (40 μm) appelée FA-LPF pour repousser le seuil d’apparition des effets non-linéaires et travailler avec une fibre courte pour diminuer la durée d’impulsion et augmenter la puissance crête des impulsions obtenues. Une source déclenchée bi-fréquences largement accordable (de 3,8 nm jusqu’à 120nm) a été développée avec une puissance crête supérieure à 8 kW et une durée d’impulsion autour de 26 ns obtenues indépendamment de la valeur de Δλ pour une fréquence de répétition de 1 kHz. Un contraste supérieur à 20 dB a été obtenu limité par les pics parasites générés par le FWM pour les valeurs de Δλ inférieures à 45 nm. La largeur spectrale des raies lasers mesurée à 3 dB du maximum a été inférieure à 0,3 nm.