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

par Mathieu Devautour

Thèse de doctorat en Electronique des hautes fréquences et Optoélectrique. Photonique

Sous la direction de Philippe Roy.

Soutenue en 2009

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les lasers à fibre dopée aux ions de terre rare atteignent aujourdh'ui des puissances comparables à celle 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.

  • Titre traduit

    Study of large and highly doped core active fibre for singlemode emission


  • Résumé

    Rare earth doped fiber lasers have reached today output power similar to those obtained with others solid state laser. There are numerous assets to use this kind of laser like high efficiency, compactness, high spatial beam quality and excellent thermal properties. Increasing output power encounters today limitation related to the apparition of non linear effects, disturbing the laser behaviour and reducing spatial and spectral beam quality. Most of the researches on this matter focus on finding a way to increase core area of the fiber used as gain medium, leading to limitation on the concentration of rare earth in the active medium. An alternative way trying to increase simultaneously core area and rare earth concentration is explored here. First, full numerical modelisation of fiber laser is conducted and the modelisation is experimentally validated. Then active fiber combining large core and high rare earth concentration for singlemode laser emission working by high order modes filtering with layered cladding has been designed. Then two alternative fabrication process of active fiber alternative to MCVD are developed. The first one, which is direct vitrification of silica powder has produced ytterbium doped silica medium highly homogeneous for refractive index and exhibing high efficiency. This first result allows to consider the fabrication of large and highly doped core fiber with this fabrication process. The second, multi drawing process, has turn up to be long and complex process. It didn't allow to obtained singlemode fiber. Nevertheless, homogeneous behaviour of structured medium for pitch close to the wavelength has been experimentally verified.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (187 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 178-182

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université de Lille. Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de Sciences Humaines et Sociales.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2009LIMO4051
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.