Génération et micro-confinement de plasmas microondes dans des fibres optiques creuses microstructurées

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

microondes, ondes électromagnétiques, plasmas, bande interdite photonique (BIP), fibres optiques, microstructures, gaz

Mots-clés

Plasmas microondes - Thèses et écrits académiques,

Fibres optiques - Thèses et écrits académiques,

Microstructure (physique) - Thèses et écrits académiques,

Gaz ionisés - Thèses et écrits académiques

Une association originale d'une excitation microonde non-intrusive et sans électrode avec une fibre à coeur creux à cristal photonique (HC-PCF) a permis pour la première fois la génération et le confinement d'un plasma dans une structure photonique, ouvrant ainsi l'avènement d'une nouvelle discipline : "Plasma Photonics". Ces travaux comprennent une étude théorique et expérimentale pour exacerber le "couplage inhibé" d'une HC-PCF à maille de Kagomé. Ceux-ci ont mené au développement d'une HC-PCF présentant des pertes record de 17 dB/km à 1 μm et avec une forte courbure des arches formant le contour du coeur hypocycloïdal. Les résultats démontrent que l'exacerbation de cette forme hypocycloïdale présente 3 mérites : une diminution des pertes de propagation, un recouvrement de la puissance optique avec la silice très fortement réduit et enfin l'obtention d'un meilleur contenu modal. Basée sur cette étude, une fibre Kagomé à large coeur (i.e. Un diamètre de coeur ~100 μm) et guidant efficacement autour de 488 nm a été développée afin de faciliter la génération d'un plasma microonde stable. La génération de ce dernier repose sur un système original d'excitation et de maintien par une onde de surface microonde, et a donné lieu, pour la première fois, à la génération et au confinement d'un plasma au sein du cœur micrométrique d'une HC-PCF. Malgré le fait que la température du plasma soit proche de celle de la transformation du matériau microstructuré environnant, celui-ci est préservé. Ceci est expliqué théoriquement par une dynamique du plasma particulière à ces échelles micrométriques avec un rôle important joué par une gaine de charge d'espace près de la paroi interne du coeur.