Sources picosecondes et femtosecondes à base de fibre dopées Ytterbium et applications

Abstract

Les recherches industrielles ou académiques autour laser délivrant des impulsions ultracourtes reposent de plus en plus sur la technologie des lasers à fibre. Elles s’appuient sur les avantages intrinsèques des systèmes à fibre, tels que leur stabilité, compacité, l'excellente qualité modale du faisceau délivré, leur robustesse et leur facilité d'utilisation. Au cours de ce travail, nous avons réalisé l’étude détaillée d’un laser à fibre délivrant des impulsions picosecondes fonctionnant dans un régime de dispersion normale (ANDi). Ce laser a par la suite été déployé pour étudier de la génération paramétrique dans une fibre à cristal photonique. Nous avons tout d’abord développé une source laser à fibre de haute puissance délivrant des impulsions picosecondes dont on peut accorder à la fois la longueur d'onde centrale et la largeur spectrale. La source développée autour d’une cavité en anneau comprend la combinaison d’une fibre d'ytterbium à grande surface modale du type « rod-type », une fente et un réseau de diffraction en transmission. À la longueur d'onde centrale de ∼ 1030 nm et à un taux de répétition de 78 MHz, ce laser délivre des impulsions picosecondes avec une puissance moyenne allant jusqu'à 25 W. La durée des impulsions peut être ajustée en continu entre ∼ 1,8 ps et ∼ 4,5 ps alors que l'énergie des impulsions varie entre ∼ 320 nJ et ∼ 225 nJ. Nous avons également démontré que la longueur d'onde centrale des impulsions laser peut-être finement réglée entre ∼ 1010 nm à ∼ 1060 nm tout en s’assurant que l'énergie de l'impulsion est supérieure ∼ 150 nJ. Nous avons également développé un modèle numérique pour rendre compte de l'ensemble de nos données expérimentales. Nos simulations sont en bon accord avec nos résultats expérimentaux. Les impulsions délivrées par cette source ont été utilisées pour étudier et réaliser un oscillateur paramétrique optique dans une fibre optique. Les ondes signal et idler générées résultent d’un mélange paramétrique à quatre-onde induit dans une fibre à cristal photonique. Cet OPO à fibre est simplement résonnant pour l’onde signal. L'efficacité de conversion pour l’onde signal est proche de 20 %. Le profil de dispersion spectrale de la fibre à cristal photonique et l’accordabilité spectrale de notre laser de pompe nous ont permis de générer des ondes du signal (resp. idler) comprises respectivement entre ∼ 770 nm et ∼ 1000 nm ( ∼ 1130 nm et ∼ 1590nm) lorsque la longueur d'onde des impulsions pompe est ajustée entre ∼ 1024 nm et ∼ 1059 nm.