Développement de fibres optiques structurées à dispersion contrôlée pour la conversion de fréquence

Discipline

Sciences et ingénierie pour l'information

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Contrôle de dispersion chromatique, Design de fibre optique, Conversion de fréquence, Mélange à quatre ondes

Mots-clés

Fibres optiques - Innovation,

Optique non linéaire

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le cadre du projet ANR METROPOLIS, ayant pour objectif le développement de sources de lumière cohérente dont la longueur d’onde de fonctionnement est ~2 µm, notamment pour des applications en spectroscopie. Ces sources photoniques reposent sur la mise au point de fibres optiques spéciales « hautement non-linéaires » caractérisées par des paramètres de dispersion chromatiques parfaitement maîtrisés. Ce dernier point est crucial pour le processus non linéaire de mélange à quatre ondes (FWM) mis en jeu dans la génération du signal souhaité et se heurte aux problématiques liées aux fluctuations possibles des paramètres opto-géométriques lors de la phase de fabrication des fibres. Les travaux de cette thèse ont porté sur la conception, la fabrication et la caractérisation (allant jusqu’à l’implémentation dans les systèmes lasers visés) de deux nouveaux designs de fibres optiques hautement non linéaire (HNLF). La première, entièrement solide, est basée sur la discrétisation d’un anneau bas- indice entourant le cœur, a permis d’améliorer la gestion précise des coefficients de dispersion d’ordre supérieur à 1,55 µm permettant ainsi d’augmenter d’un ordre de grandeur (en comparaison de fibres commerciales standards non-linéaires) l’efficacité de conversion par FWM d’un signal à 2 µm. La seconde, basée sur une fibre optique microstructurée (PCF air/silice) effilée dite « taper », a permis de démontrer (numériquement et expérimentalement), une conversion paramétrique par d-FWM générant un signal autour de 2µm et s’étendant sur près de 180 nm de largeur spectrale. Un tel résultat n’est pas atteignable avec une PCF air/silice usuelle présentant un diamètre externe uniforme.