Évaluation du potentiel des fibres apériodiques à très large aire modale pour la réalisation de sources laser impulsionnelles

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Fibre micro-structurée, Fibre à large aire modale, Instabilités modales, Laser

Mots-clés

Fibres optiques - Innovation,

Lasers femtoseconde

Ces travaux de thèse s’inscrivent dans une collaboration long-terme entre le laboratoire Xlim et l’entreprise EOLITE Systems dans le but de développer de nouvelles fibres optiques à très grande aire modale typiquement capables de délivrer une puissance moyenne supérieure à 200 W et une puissance crête de l’ordre de 1 MW avec une émission monomode transverse à 1030 nm. Pour cela, des fibres optiques à microstructuration apériodique (FA-LPF) ont été développées en vue d’améliorer les performances des fibres commerciales, en repoussant en particulier le seuil des instabilités modales transverses. Une étude expérimentale sans précédents a été menée pour mettre en évidence l’influence de la structure de la fibre, de l’architecture de la source et du diamètre de champ modal sur le seuil d’apparition du phénomène. Par ailleurs, la fibre commerciale a été remplacée par une FA-LPF dans un prototype laser industriel, et a donné lieu à une validation de principe, tant du point de vue des performances pures que du vieillissement. La faisabilité d’une fibre micro-structurée courte et efficace (de 50 cm de long), a également été étudiée, en passant par une augmentation de la concentration en ions ytterbium dans le coeur de la FA-LPF ou encore par l’amélioration du ratio coeur/gaine. Finalement, un concept de fibre à coeur enterré a permis d’atteindre des dimensions de coeur supérieures à 110 μm tout en maintenant une émission monomode transverse.