Optimisation d'un laser à semiconducteurs à cavité étendue et applications

par Mimoun Mezrhab

Thèse de doctorat en Physique. Optique et physique atomique

Sous la direction de Pierre Cérez.

Soutenue en 1996

à Paris 11 .


  • Résumé

    Ce travail consiste à optimiser un laser à semi-conducteurs (SC)à cavité étendue (LCE), émettant à 852 nm. Dans un LCE, on allonge la longueur de la cavité de la diode laser par une section externe spectralement sélective de quelques centimètres de long. On réalise ainsi une source laser de haute pureté spectrale, nettement meilleure que celle d'une diode ordinaire. La réduction de la largeur de raie est très efficace, elle passe de quelques MHz à des largeurs de raie inférieures à 100 kHz, et la plage d'accordabilité (discontinue) en longueur d'onde passe de quelques nm à une vingtaine de nm. La première partie de ce rapport sera consacrée à un rappel des notions de base utiles des lasers à semi-conducteurs, qui interviennent dans l'analyse des effets de feedback optique quand la diode laser sera couplée à une cavité externe, et à la description de la structure des lasers à cavité externe, en particulier, le LCE étudié. Dans la deuxième partie, après avoir présenté différentes méthodes et questions nécessaires pour mieux caractériser et optimiser les LCE, nous présentons une nouvelle structure géométrique des LCE, assurant l'alignement de la cavité à_long terme, avec la possibilité d'avoir un accord continu en fréquence sans saut de mode. Enfin, dans la troisième partie, nous concluons par des applications de ces sources laser dans les domaines de recherche qui intéressent le Laboratoire de l'Horloge Atomique. Mots clés: Diode laser, feedback optique, cavité étendue, pureté spectrale, auto-alignement, accordabilité continue, piège magnéto-optique, génération de l'harmonique 2.


  • Résumé

    The present report is an attempt to improve the frequency performance of 0. 85 mM semiconductor lasers using the extended cavity laser (ECL) technique. In the ECL, the cavity diode laser has been elongated by an external cavity with a grating in Littrow mount, where the average length of the laser cavity was a few cm. In this study, the cavity laser source which has been realised is single frequency mode, has a narrow linewidth less than 100 kHz and is widely tunable over 20 nm, with mode hops. In the first part of this report, we recall the structure and principle of operation of an ECL. This part also includes the analysis of the optical feedback of a semiconductor laser coupled to an external cavity. In the second part of this report, we discuss the conditions to optimise and characterise the ECL. We also show a new ECL geometrical structure that ensures the alignment optical cavity at long term, using the self-alignment technique. We also mention the possibility to get a continuous frequency tunablity with an ECL. The final part of this report summary of some application, including cesium cooling experiments as well as optical harmonic generation.

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Informations

  • Détails : 153 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(1996)67
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-012684
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