Développement avancé de fibres micro-structurées pour un fonctionnement laser monomode robuste à haute puissance

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

amplificateurs, fibres optiques, lasers, microstructures

Mots-clés

Lasers à fibre - Thèses et écrits académiques,

Amplificateurs à fibres optiques - Thèses et écrits académiques

Le développement de fibres optiques micro-structurées spécifiques a connu un réel engouement au cours des 20 dernières années permettant un contrôle remarquable des propriétés optiques. En particulier, cette approche a été bénéfique à l'émission d'un faisceau monomode robuste à partir de fibres à large aire modale dont le diamètre de coeur excède 40 μm. Cette capacité a promu les lasers à fibres au rang de sérieux et compétitifs candidats pour des applications répandues telles que le micro-usinage ou la chirurgie. Dans ce but, de multiples structures de fibres ont été mise au point (Large Pitch Fibers et les "Distributed Mode Filtering fibers" par exemple), accroissant les performances des lasers et amplicateurs fibrés de fortes puissances. Cependant, de nouveaux phénomènes néfastes impactent leur fonctionnement dans ce régime. En effet, une dégradation de la qualité du faisceau est notable lorsque la puissance émise surpasse un certain seuil, en raison de la capacité inhérente des fibres de l'état de l'art à supporter plusieurs modes guidés dans leur coeur. Dans ce contexte, j'ai premièrement étudié attentivement le comportement des modes guidés dans les fibres à très large aire modale de l'état de l'art et mis en lumière plusieurs principes fondamentaux utiles à l'obtention d'une amplification sélective efficace. Ensuite, j'ai tiré bénéfice de ces constats pour proposer de nouveaux types de fibres microstructurées exhibant une amélioration de la robustesse de leur unimodalité. J'ai ainsi démontré une discrimination modale record dans une fibre appelé LPF Spirale dont le motif de la gaine interne est totalement asymétrique. Les premières fabrications de ces fibres toute solides sont également rapportées, contribuant à clairement définir les perspectives de ces travaux ainsi que les contraintes de fabrication.