Conception et réalisation de lasers de puissance à fibre à double gaine dans la gamme 900-1100 nm pour applications aux télécommunications PDF Download
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Author: Brice Kerrinckx
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Languages : fr
Pages : 272
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Book Description
Ce mémoire de thèse porte sur la conception et la réalisation de lasers à fibre de puissance fonctionnant autour de la longueur d'onde de 1 μm. Nous présentons tout d'abord les méthodes de fabrication et de caractérisation des fibres à double gaine, éléments essentiels du laser de puissance. Un modèle analytique est ensuite développé pour rendre compte des effets des différentes interactions rayonnement-matière dans les fibres amplificatrices à double gaine. Ce modèle est basé sur la conservation du flux de photons. Il permet, grâce à l'adjonction d'un terme de source transverse, de rendre compte de l'évolution des principales caractéristiques des fibres amplificatrices à double gaine (ESA, puissance de pompe, inversion de population...). Il est utilisé pour optimiser les paramètres des lasers envisagés et pour évaluer leurs performances potentielles. En particulier, l'inadaptation des fibres à double gaine pour l'amplification à 3 niveaux d'énergie est mise en évidence.Dans la partie consacrée aux expérimentation, nous décrivons d'abord un système original d'injection transverse de l'onde de pompe dans la gaine multimode de la fibre qui a permis d'atteindre des rendements de 80% tout en respectant les normes de qualification en vigueur. Nous étudions ensuite plusieurs solutions pour réaliser un laser à cavité photoinscrite, dopé ytterbium, fonctionnant en système à 3 niveaux pour émettre à 980 nm. Cependant, la concrétisation de ces projets se heurte à des limitations technologiques que nous identifions. Enfin, des lasers de puissance fonctionnant en système à quatre niveaux d'énergie et émettant plusieurs watts optiques sont fabriqués. Ces lasers sont utilisés comme source optique pour pomper des cavités Raman émettant dans la bande [1460 nm - 1480 nm]. La génération de raies Stokes (jusqu'au cinquième ordre) est assurée par plusieurs mètres de fibre optique à matrice germanosilicate.
Author: Brice Kerrinckx
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Languages : fr
Pages : 272
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Ce mémoire de thèse porte sur la conception et la réalisation de lasers à fibre de puissance fonctionnant autour de la longueur d'onde de 1 μm. Nous présentons tout d'abord les méthodes de fabrication et de caractérisation des fibres à double gaine, éléments essentiels du laser de puissance. Un modèle analytique est ensuite développé pour rendre compte des effets des différentes interactions rayonnement-matière dans les fibres amplificatrices à double gaine. Ce modèle est basé sur la conservation du flux de photons. Il permet, grâce à l'adjonction d'un terme de source transverse, de rendre compte de l'évolution des principales caractéristiques des fibres amplificatrices à double gaine (ESA, puissance de pompe, inversion de population...). Il est utilisé pour optimiser les paramètres des lasers envisagés et pour évaluer leurs performances potentielles. En particulier, l'inadaptation des fibres à double gaine pour l'amplification à 3 niveaux d'énergie est mise en évidence.Dans la partie consacrée aux expérimentation, nous décrivons d'abord un système original d'injection transverse de l'onde de pompe dans la gaine multimode de la fibre qui a permis d'atteindre des rendements de 80% tout en respectant les normes de qualification en vigueur. Nous étudions ensuite plusieurs solutions pour réaliser un laser à cavité photoinscrite, dopé ytterbium, fonctionnant en système à 3 niveaux pour émettre à 980 nm. Cependant, la concrétisation de ces projets se heurte à des limitations technologiques que nous identifions. Enfin, des lasers de puissance fonctionnant en système à quatre niveaux d'énergie et émettant plusieurs watts optiques sont fabriqués. Ces lasers sont utilisés comme source optique pour pomper des cavités Raman émettant dans la bande [1460 nm - 1480 nm]. La génération de raies Stokes (jusqu'au cinquième ordre) est assurée par plusieurs mètres de fibre optique à matrice germanosilicate.
Author: Ammar Hideur
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Languages : en
Pages : 166
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This work deals with the study of an ytterbium-doped double-clad fibre laser side-pumped using the v-groove technique operating in different regimes around 1.06mm. In the first part, we present the last developments in the field of high-power diode-pumped fibre laser including the double-clad structures and the pumping techniques. In the second part we investigate experimentally the dynamics of a high power ytterbium-doped double-clad fibre laser in various optical configurations. Different self-pulsing regimes are identified resulting from third-order non-linear effects. The third part is devoted to the study and the realisation of a passively mode-locked ytterbium-doped fibre laser using the non-linear polarisation rotation technique.
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Languages : fr
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This research project focuses on high power fiber lasers operated in the continuous regime. The main objective is the implementation of a 400-W fiber laser using ytterbium- doped double clad fiber. The wide variety of high power fiber lasers assembled during this work has enabled the study of the thermal effects, the power limitations and the behavior of the output spectrum. The study includes simulations that characterize the behavior of fiber lasers operated in the continuous regime. Different laser configurations were tested at a signal power of 100 W. The heat transfer in double clad fibers was analyzed to circumvent the difficulties caused by the important amount of heat generated by these lasers. The concept of contact resistance is brought in to explain the temperature rise of active fibers. This was necessary for the realization of single-mode fiber lasers with over 350W of output power. The output power was only limited by the availability of pumps. Several compromises were necessary to achieve the high output power and the diffraction-limited beam quality. Thus, the photodarkening of the ytterbium doped fiber is still an issue for this kind of lasers. A tool to predict the spectral broadening of high power fiber lasers has been developed. It is shown that four-wave mixing broadens the outpu t spectrum of these lasers as a function of output power. The broadening of the output spectrum has been experimentally verified by the implementation of various lasers with different configurations. A theoretical model is presented, which shows a good agreement with experimental data.
Author: Baptiste Leconte
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Languages : fr
Pages : 274
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De nombreux secteurs d'activité incluant les télécommunications et le biomédical nécessitent une source laser émettant dans le domaine spectral bleu avec une qualité de faisceau proche de la limite par diffraction. Pour obtenir une telle source, la solution retenue au cours de ce travail de thèse consiste à développer un système laser à fibre dopée Nd3+ de forte puissance opérant sur la transition 4F3/2-4I9/2 de l'ion Néodyme à 900 nm. Après doublage de fréquence dans un cristal non-linéaire, il devient alors possible d'accéder à des longueurs d'onde avoisinant 450 nm. Dans les fibres aluminosilicates, il existe néanmoins une forte compétition entre la transition 4F3/2-4I9/2 à 3 niveaux d'énergie de l'ion Nd3+ et la transition 4F3/2-4I11/2 autour de 1060 nm présentant un schéma à 4 niveaux d'énergie, ce qui constitue le principal obstacle à l'obtention d'une émission laser efficace à 900 nm. Dans un premiers temps, une étude théorique nous permet de déterminer les paramètres géométriques optimaux de fibres dopées Nd3+ à structure double-gaine afin de favoriser l'émission laser sur la transition d'intérêt. Ces fibres optimisées, réalisées par notre partenaire industriel iXblue, sont utilisées dans différentes architectures laser et d'amplification permettant notamment un accord en longueur d'onde sur une large gamme spectrale autour de 900 nm et l'amplification sélective de modes transverses. Dans ce cadre, les performances atteintes en termes de puissance et de qualité spatiale de faisceau à 900 nm autorisent une conversion de fréquence efficace autour de 450 nm, ce qui a mené au développement de nouvelles sources laser bleues opérant en régimes continu et impulsionnel.
Author: Stéphane Ginestar
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La génération de signaux microondes, millimétriques, voire THz par voie optique est actuellement une solution technique privilégiée pour la réalisation de systèmes de (télé)communications mobiles haut débit mais encore, les réseaux de distribution d'oscillateurs locaux et de signaux d'observation ou de radar intrasatellitaires, la distribution de signaux vidéo, la communication automobile, les systèmes de visualisation THz pour la sécurité, etc... Nous reportons ici la réalisation et la caractérisation d'une source optique ultra-compacte en matériau semiconducteur permettant de générer deux modes optiques séparés de la fréquence que l'on désire créer au niveau de la photodétection. Cette source prend la forme d'un laser DFB bi-longueur d'onde émettant dans la gamme de longueurs d'onde autour de 1,55μm. Le composant a été fabriqué chez Alcatel-Thales III-VLab à partir d'une technologie propriétaire de laser DFB et dans le cade du projet Européen IPHOBAC. Différents objectifs avaient été fixés pour ce composant: accordabilité de l'écartement intermodal jusque 300 GHz, largeur de raie de l'ordre du MHz et divergence dans le plan horizontal et vertical de 10°. Le premier objectif a été atteint par la réalisation de deux lasers DFB dont l'écart de pas de réseau est différent de 0,3nm et par la variation des courants d'injection de chaque section. Le second a été globalement atteint par l'utilisation d'une structure active à puits quantiques, une nouvelle version du composant utilisant des boites quantiques devrait remplir complètement cet objectif. Le dernier objectif a été partiellement atteint par la conception et l'adjonction d'un adaptateur de mode en sortie de composant, la divergence obtenue est de 10°x17° (HxV). Dans le plan vertical, les 10° de divergence n'ont pas pu être obtenus principalement à cause de la structure du composant et des limitations que l'on s'était imposées sur la longueur totale de celui-ci.
Author: Sylvain Bordais
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Languages : fr
Pages : 227
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Cette thèse présente les travaux effectués pour développer et optimiser des amplificateurs et lasers 1 æm de forte puissance à base de fibre double gaine dopée Ytterbium. Nous commençons par étudier les propriétés spectroscopiques de l'ion Ytterbium puis les moyens et résultats de caractérisation des fibres. Nous discutons de certaines spécificités associées aux fibres double gaine, comme le mélange de mode. Enfin, nous faisons l'étude comparative des principales techniques d'injection de la pompe. Nous présentons ensuite le modèle numérique de l'amplificateur. Nous donnons les résultats expérimentaux permettant de le valider et étudions, l'influence des paramètres intrinsèques et extrinsèques à la fibre dans le cas de structures à simple et double étage. Nous mettons l'accent sur les effets limitatifs du Brillouin généré. Nous étendons ensuite le modèle développé au cas du laser à gain homogène. Nous étudions plus en détail le laser multimode à 1083 nm pour le pompage optique de l'hélium. Nous étudions l'effet de divers paramètres sur la largeur d'enveloppe mesurée. Nous abordons, enfin, l'étude des instabilités observées et l'analyse de leurs origines.
Author: Marco Lamponi
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Languages : en
Pages : 0
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Silicon photonics knew an impressive development in the last ten years. Almost all the fundamental building blocks have been demonstrated and reveal competitive performances. However, the lack of an efficient silicon integrated laser source has led the researchers to develop heterogeneous integration of III-V materials on silicon.In this thesis I describe the design, the fabrication and the performances of these hybrid III-V on silicon lasers. I propose the use of an adiabatic coupler that totally transfers the optical mode between the III-V and the silicon waveguides. The active waveguide on III-V materials at the center of the device provides the optical gain, while, on both side, adiabatic couplers allow a loss-less transfer of the optical mode to the silicon waveguide. Single wavelength emitting lasers are fundamental elements for high bandwidth optical links. I review all the effective solutions enabling single waveguide hybrid III-V on SOI lasers. DBR, microring based, DFB and AWG laser solutions were analysed. Single wavelength operating lasers have been fabricated and characterized. A laser threshold of only 21 mA, an output power of more than 10 mW and tunability over 45 nm with a SMSR of 45 dB have been measured. These devices represent the first demonstration of a monolithically integrated hybrid III-V/Si tunable laser made by wafer bonding technique.
Author: Xavier Begaud
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118586573
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 217
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Ultra Wide Band Technology (UWB) has reached a level of maturity that allows us to offer wireless links with either high or low data rates. These wireless links are frequently associated with a location capability for which ultimate accuracy varies with the inverse of the frequency bandwidth. Using time or frequency domain waveforms, they are currently the subject of international standards facilitating their commercial implementation. Drawing up a complete state of the art, Ultra Wide Band Antennas is aimed at students, engineers and researchers and presents a summary of internationally recognized studies.
Author: Alain Sibille
Publisher: Academic Press
ISBN: 0123821959
Category : Technology & Engineering
Languages : es
Pages : 385
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Foreword from Arogyaswami Paulraj, Professor (Emeritus), Stanford University (USA) - The first book to show how MIMO principles can be implemented in today's mobile broadband networks and components - Explains and solves some of the practical difficulties that arise in designing and implementing MIMO systems - Both theory and implementation sections are written in the context of the most recent standards: IEEE 802.11n (WiFi); IEEE 802.16 (WIMAX); 4G networks (3GPP/3GPP2, LTE)
Author: Roberto Verdone
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 144712314X
Category : Computers
Languages : en
Pages : 696
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Reporting the findings of COST 2100, a major European intergovernmental project, this volume offers system designers a good source of guidelines based on channel characterization and measurement-based modeling, as well as worthwhile ideas for future research.
