Mise en phase de lasers à fibre par auto-organisation : nouvelle architecture pour la montée en nombre

par François Jeux

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Le jury était composé de Willy L. Bohn, Vincent Couderc, Bruno Esmiller.

Les rapporteurs étaient Marc Brunel, François Sanchez.


  • Résumé

    Les travaux présentés dans ce manuscrit visent à développer une architecture laser multivoie innovante pour la génération d'une matrice de 20 faisceaux mis en plase de manière auto-organisée. La configuration explorée a pour but de dépasser les limitations des techniques de combinaison cohérente passive dites standard, pour lesquelles, la qualité de mise en phase des faisceaux émis se dégrade rapidement avec l'augmentation du nombre de voies lasers (~10). Elle utilise des cavités fibrées annulaires disposées en parallèle et couplées par un filtre original d'amplitude et de phase. L'apport de cette architecture est dû au dispositif de couplage qui va lier la phase des champs à leurs amplitudes respectives. C'est le degré de liberté supplémentaire sur les amplitudes qui va mettre à contribution des non-linéarités résonnantes dans les amplificateurs conduisant à une modification de la phase en fonction de l'intensité incidente. Certains écarts de phases linéaires sont alors compensés améliorant par la même la qualité de mise en phase. Des simulations numériques du fonctionnement de la cavité laser multivoie ont en effet montré une amélioration de la qualité de mise en phase d'un facteur 2 lorsque l'on considère 25 lasers couplés. Dans une configuration expérimentale à 9 lasers couplés, une qualité de mise en phase record de 90% a été démontrée accompagnée d'une stabilité accrue du faisceau émis.

  • Titre traduit

    Fiber lasers phase-locked by self organization : Novel architecture for large arrays


  • Résumé

    The manuscript reports investigations on new laser architecture with an array of parallel fiber amplifiers delivering an array of beams phase-locked through self-organization. The configuration has been designed to efficiently cophase lasers with a large array of outputs (beyond ~ 10 emitters) where standard passive architectures failed. It is based on ring cavities coupled by an innovative amplitude and phase filter. The benefit of this new architecture is due to the coupling device which maps the phase distribution of the laser fields in the array into an intensity distribution. Then resonant non-linearity in fiber amplifiers (gain dependent phase shift) compensates for linear phase deviation leading to an improved synchrony. Numerical simulations of the cavity including the array of amplifiers showed a significant enhancement of the phase-locking quality (by a factor 2) considering 25 coupled lasers. Experiments with 9 coupled lasers have led to a record self-phase-locking of about 90% with high peak power stability.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (157 p.)
  • Notes : Publication confidentielle jusqu'au 22 novembre 2014
  • Annexes : Bibliographie : 41 réf.

Où se trouve cette thèse\u00a0?

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