Développement de lasers à fibre basés sur la conversion Raman émettant entre 2 et 4 um PDF Download
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Author: Vincent Fortin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 144
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Book Description
Les lasers à fibre sont des sources robustes, efficaces et qui présentent une qualité de faisceau irréprochable. Cependant, la plupart sont généralement limités à certaines bandes spectrales bien définies, coïncidant avec les transitions électroniques des ions de terres rares. Les cavités laser basées sur la conversion Raman sont une alternative intéressante qui permet de générer, avec une combinaison de pompe et de fibre adéquate, un rayonnement laser à n'importe quelle longueur d'onde. Ces sources permettraient notamment de couvrir la plage spectrale entre 2 et 4 mm, convoitée pour diverses applications dans le domaine médical, spectroscopique et militaire. Or, les fibres de silice standards, dont l'atténuation croît rapidement aux longueurs d'onde dépassant 2.2 mm, ne sont pas adaptées pour cette application. Bien que les fibres de la famille des verres fluorés ou des chalcogénures présentent plusieurs défis techniques, elles répondent beaucoup mieux aux exigences requises. Dans le cadre de notre projet, nous avons fait l'étude de sources laser basées sur la conversion Raman dans une fibre en fluorozirconate et dans une fibre en sulfure d'arsenic (As2S3). Il s'agissait des toutes premières démonstrations expérimentales de cavités Raman dans ces matériaux. Nous avons également développé des programmes de simulation numérique afin d'en faire l'optimisation et d'identifier leurs limites. En premier lieu, des cavités Raman en fluorozirconate émettant autour de 2.2 mm et pompées par un laser Tm:silice à 2 mm ont été assemblées et perfectionnées. En imbriquant les cavités Raman et de la pompe, de hautes puissances atteignant quelques watts ont pu être mesurées à la sortie. En second lieu, nous avons fait la démonstration de cavités Raman en As2S3 émettant dans l'infrarouge moyen, à 3.34 mm. Elles étaient pompées par une source laser Er3+:ZBLAN à 3 mm que nous avons également développée dans nos laboratoires. En raison du gain Raman élevé des chalcogénures, nous avons pu monter ces cavités à partir de quelques mètres de fibre seulement. Les résultats obtenus au cours de notre projet sont probants et font des lasers à fibre une option viable pour l'émission de radiations cohérentes à des longueurs d'onde comprises entre 2 et 4 um.
Author: Vincent Fortin
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Languages : en
Pages : 144
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Book Description
Les lasers à fibre sont des sources robustes, efficaces et qui présentent une qualité de faisceau irréprochable. Cependant, la plupart sont généralement limités à certaines bandes spectrales bien définies, coïncidant avec les transitions électroniques des ions de terres rares. Les cavités laser basées sur la conversion Raman sont une alternative intéressante qui permet de générer, avec une combinaison de pompe et de fibre adéquate, un rayonnement laser à n'importe quelle longueur d'onde. Ces sources permettraient notamment de couvrir la plage spectrale entre 2 et 4 mm, convoitée pour diverses applications dans le domaine médical, spectroscopique et militaire. Or, les fibres de silice standards, dont l'atténuation croît rapidement aux longueurs d'onde dépassant 2.2 mm, ne sont pas adaptées pour cette application. Bien que les fibres de la famille des verres fluorés ou des chalcogénures présentent plusieurs défis techniques, elles répondent beaucoup mieux aux exigences requises. Dans le cadre de notre projet, nous avons fait l'étude de sources laser basées sur la conversion Raman dans une fibre en fluorozirconate et dans une fibre en sulfure d'arsenic (As2S3). Il s'agissait des toutes premières démonstrations expérimentales de cavités Raman dans ces matériaux. Nous avons également développé des programmes de simulation numérique afin d'en faire l'optimisation et d'identifier leurs limites. En premier lieu, des cavités Raman en fluorozirconate émettant autour de 2.2 mm et pompées par un laser Tm:silice à 2 mm ont été assemblées et perfectionnées. En imbriquant les cavités Raman et de la pompe, de hautes puissances atteignant quelques watts ont pu être mesurées à la sortie. En second lieu, nous avons fait la démonstration de cavités Raman en As2S3 émettant dans l'infrarouge moyen, à 3.34 mm. Elles étaient pompées par une source laser Er3+:ZBLAN à 3 mm que nous avons également développée dans nos laboratoires. En raison du gain Raman élevé des chalcogénures, nous avons pu monter ces cavités à partir de quelques mètres de fibre seulement. Les résultats obtenus au cours de notre projet sont probants et font des lasers à fibre une option viable pour l'émission de radiations cohérentes à des longueurs d'onde comprises entre 2 et 4 um.
Author: Delphine Elisabeth Gruppi
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Category :
Languages : fr
Pages : 200
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Book Description
La faisabilité d'une source impulsionnelle émettant en bande I entre 2.1 et 2.2 μm et en bande II entre 4 et 5 μm, basée uniquement sur des convertisseurs Raman pompés par la même source laser, est évaluée. Après un rappel des principes fondamentaux de la diffusion Raman stimulée, le laser de pompe à fibre impulsionnel est décrit. Une fibre optique à coeur dopé au GeO2 à 63% a été mise en oeuvre pour réaliser un convertisseur Raman émettant entre 2.1 et 2.2 μm. 500 mW de puissance moyenne Stokes à 2.16 μm ont été obtenus, soit 130 W de puissance crête avec des durées d'impulsion de 60 ns à 60 kHz. Le facteur de qualité du faisceau Stokes obtenu en simple-passage de pompe a été évalué à M2
Author: Jochen Schröder
Publisher:
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Category : Mode-locked lasers
Languages : en
Pages : 213
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Book Description
![Raman Lasers and Amplifiers in GeO[subscript]2 Doped Optical Fibers PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/Iq1vnQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Kamran Ahmad
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 150
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Book Description
The importance of Raman gain in optical fibers and its applications in communication systems have been well recognized since early 1970's. Due to broad stimulated gain bandwidths, Raman amplifiers and tunable lasers have become excellent devices for long haul and broadband optical communication networks. In this thesis we demonstrate the construction of cost effective and efficient ring Raman lasers. The ring lasers are constructed using wavelength division multiplexing (WDM) couplers and a variety of germano-silicate (GeO[subscript]2/SiO[subscript]2) fibers namely Corning SMF-28, HI-1060, and HI-980. We also demonstrate a compound ring Raman laser in SMF-28 fiber with double WDM couplers connected in parallel that generates up to 6th order cascaded Stokes, operating near 1572nm, using a Yb-doped fiber laser pump at 1117nm. The output power of this laser is 0.65W for an input power of 4.2W and hence a conversion efficiency of 15%. Another compound ring Raman laser in HI-1060 with double WDM couplers in series configuration has been demonstrated which generates up to 4th order Stokes near 1350nm, with the same input power. The comparison of the experimental results obtained from both single-coupler and double-coupler ring Raman lasers along with a possible explanation for the results using relevant theory have been presented. A Raman fiber amplifier has also been demonstrated in which gain is provided by transmission fiber itself. Using a pump of 700mW power at 1480nm wavelength, a gain of l6dB has been obtained near 1584nm. In order to obtain uniform gain over a broad band, a distributed Raman amplification (DRA) technique has been used. The gain flattening over a wideband is achieved using multi-[lambda] pumping. Simulation results show that about I0dB gain can be achieved in a %7E50nm band at wavelengths ranging from 1560-1610nm using 6-[lambda] pump in 1460-1510nm range.
Author: Frédéric Maes
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :
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Book Description
Résumé en anglais
Author: Vartan V. Ter-Mikirtychev
Publisher: Springer
ISBN: 9783030338923
Category : Science
Languages : en
Pages : 330
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Book Description
This book covers the fundamental aspects of fiber lasers and fiber amplifiers, and includes a wide range of material from laser physics fundamentals to state-of-the-art topics in this rapidly growing field of quantum electronics. This expanded and updated new edition includes substantial new material on nonlinear frequency conversion and Raman fiber lasers and amplifiers, as well as an expanded list of references inclusive of the recent literature in the field. Emphasis is placed on the nonlinear processes taking place in fiber lasers and amplifiers, their similarities, differences to, and their advantages over other solid-state lasers. The reader will learn the basic principles of solid-state physics and optical spectroscopy of laser active centers in fibers, the main operational laser regimes, and will receive practical recommendations and suggestions on fiber laser research, laser applications, and laser product development. The book will be useful for students, researchers, and professional physicists and engineers who work with lasers in the optical and telecommunications field, as well as those in the chemical and biological industries.
Author: Pascal Paradis
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 0
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Book Description
Le développement de lasers impulsionnels à fibre optique émettant dans l'infrarouge moyen a soulevé beaucoup d'intérêt en recherche au cours des deux dernières décennies. Ces sources laser sont particulièrement intéressantes pour la télédétection de gaz atmosphériques, pour le diagnostic médical, pour la découpe de tissus biologiques, pour le traitement des matériaux et pour les applications en défense et sécurité. Cependant, elles ne sont pas encore suffisamment robustes et fiables pour permettre leur utilisation à grande échelle. Cette thèse se concentre donc sur le développement de lasers impulsionnels à fibre optique émettant autour de 2.8 μm avec une architecture tout-fibre adaptée pour les applications nécessitant des systèmes robustes pouvant être déployés dans des environnements non contrôlés. Ainsi, ces lasers sont également intéressants pour l'usinage laser et les applications biomédicales ainsi que pour les applications en défense et sécurité. Le chapitre 1 présente l'état de l'art des lasers à fibre optique émettant dans l'infrarouge moyen, autant en régime continu qu'en régime impulsionnel, et les défis technologiques à relever pour leur permettre de percer dans les différentes applications d'intérêt. Ensuite, le premier laser impulsionnel à commutation du gain ayant une architecture tout-fibre émettant dans l'infrarouge moyen est présenté au chapitre 2. Celui-ci génère des impulsions aussi courtes que 170 ns avec une énergie par impulsion de 80 μJ à un taux de répétition de 140 kHz. Au chapitre 3, le développement d'un nouvel absorbant saturable à partir d'une fibre en silice dopée au dysprosium a permis la commutation des pertes d'un laser tout-fibre émettant des impulsions à 2.8 μm avec une durée de 240 ns et une énergie de 4.9 μJ à un taux de répétition de 140 kHz. Pour y arriver, un réseau de Bragg à pas variable hautement réflectif inscrit dans l'absorbant saturable en silice est utilisé de façon novatrice pour l'infrarouge moyen. Nous avons aussi optimisé la technique d'épissure entre une fibre en silice et une autre en verre fluoré pour obtenir une bonne transmission monomode. Finalement, le chapitre 4 présente les effets des paramètres d'un réseau de Bragg uniforme à large bande spectrale, de la longueur de la fibre active et d'un combinateur de pompe fibré sur les performances d'un laser à fibre optique émettant des impulsions aussi courtes que 15 ps à 2.8 μm par synchronisation modale à l'aide d'un SESAM. Les résultats obtenus dans cette thèse ouvrent la porte au déploiement des lasers impulsionnels émettant dans l'infrarouge moyen pour les applications ciblées.
Author: Yahua Li
Publisher:
ISBN:
Category : Optical fibers
Languages : en
Pages : 290
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Book Description
Author: Brice Kerrinckx
Publisher:
ISBN:
Category :
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: Emmanuel Gallucci
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 226
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Book Description
Cette étude s'inscrit dans le cadre de la recherche de nouveaux matériaux optiques non linéaires à susceptibilité d'électriques du 3e ordre élevées pour l'émission laser, par décalage Raman, autour de 1.55 micromètres, cette longueur d'onde présentant des dangers minimes pour l'œil et un grand intérêt pour l'amplification des signaux transmis par fibre optique. Le but de ce travail était d'identifier les paramètres qui contrôlent le décalage Raman des tungstates et de comprendre leur influence, puis, sur la base des résultats obtenus, proposer, faire croître sous forme de cristaux et caractériser des matériaux intéressants pour la réalisation de systèmes lasers solides. Tout d'abord, une étude par spectroscopie Raman des familles AL(WO4)2 et L2(WO4)3, (A = {Li, Na, K, Rb} et L = {A1, Sc, Y, In, La, Ce, Nd, Eu, Gd, Yb, Lu}), a permis d'analyser et de comprendre l'évolution des caractéristiques de la bande de vibration de plus haute fréquence des composés. Il en a été déduit une cartographie des potentiels d'application des tungstates en optique non linéaire qui permet de cerner rapidement les matériaux répondant à un besoin physique donné. Les propriétés physico-chimiques de six composés ont ensuite été étudiées d'un point de vue stabilité thermodynamique dans les systèmes complexes concernés, structural et vibrationnel. Des monocristaux purs ou dopés par des terres rares ont été obtenus par une méthode type Bridgman-Stockbarger adaptée en flux. Les propriétés de luminescence, succinctement abordées montrent le potentiel d'application immense de cette famille chimique. Dans son ensemble, ce travail permet d'avoir à présent une vision globale, plus large de la famille tungstate et des individus qui la composent. L'effort de compréhension des propriétés physico-chimiques réalisé pourra à l'avenir servir de base à l'étude de base d'autres tungstates et on cerne à présent un peu mieux les qualités physiques de ces matériaux ainsi que leur potentiel d'application, mais également leur limites.
