Etude de fibres actives combinant large cœur et fort niveau de dopage pour l'émission unimodale

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

fibres optiques, simulation numérique, lasers, terres rares

Mots-clés

Lasers à fibre - Thèses et écrits académiques

Les lasers à fibre dopée aux ions de terre rare atteignent aujourd'hui des puissances comparables à celles des lasers massifs. Ces lasers possèdent de nombreux avantages, tels une excellente dissipation thermique, une bonne qualité spatiale de faisceau, une compacité élevée et une très grande robustesse. La montée en puissance de ce type de laser est limitée aujourd'hui, par l'apparition d'effets non linéaires, aux niveaux de puissances actuels, qui perturbent le fonctionnement du laser et dégradent les qualités spatiales et spectrales des faisceaux émis. La plupart des recherches actuelles destinées à repousser ces limitations se concentrent sur l'accroissement de la taille du cœur de la fibre utilisée comme milieu à gain. Cette approche conduit généralement à limiter la concentration en dopant du milieu actif. Une voie alternative est explorée qui consiste à accroître simultanément la surface du cœur de la fibre et la concentration en terre rare du milieu actif. Dans un premier temps, une modélisation numérique complète des oscillateurs lasers continus à fibre dopée aux ions de terre rare est développée et validée expérimentalement. Dans un second temps une fibre combinant large cœur et fort niveau de dopage et offrant une émission unimodale par filtrage des modes d'ordre élevé à l'aide d'une gaine structurée est conçue. Ensuite, deux procédés de fabrication de fibre dopée aux ions de terre rare alternatifs au procédé MCVD sont développés. Le premier, consistant en une vitrification directe de poudre de silice, a permis d'obtenir un matériau de silice dopée à l'ytterbium extrêmement efficace et très homogène en terme d'indice de réfraction. Ce résultat permet d'envisager la fabrication de fibre à large cœur et fort niveau de dopage par ce procédé simple et peu coûteux. Le second, fonctionnant par assemblage étirage multiple, s'est révélé complexe et long à mettre en œuvre. Il n'a pas permis la fabrication d'une fibre offrant une émission unimodale. Cependant, le comportement homogène des matériaux structurés à une période voisine de la longueur d'onde de l'onde lumineuse a pu être vérifié expérimentalement.