Etude des amplificateurs et lasers 1 um de forte puissance à base de fibre double gaine dopée ytterbium PDF Download
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Author: Sylvain Bordais
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Languages : fr
Pages : 227
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Book Description
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: 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: Evguenii Gueorguiev
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Languages : fr
Pages : 213
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Book Description
La puissance moyenne des amplificateurs à fibre pour des applications dans les lignes de transmission des réseaux optiques ne cesse d’augmenter depuis les dernières années. D’autre part, les sources optiques à fibre dopée fonctionnant en régime d’impulsions ont connu récemment une évolution très rapide. De grands efforts de recherche ont été réalisés dans ce domaine afin d’utiliser ces sources pour des applications militaires, aérospatiales et médicales. L’introduction des fibres à double gaine dans la conception des amplificateurs optiques a permis l’obtention de puissances très élevées, impossibles à imaginer quelques années auparavant. L’objectif de mon travail était le développement et la réalisation d’amplificateurs WDM dans la bande–C en régime continu et des sources optiques fonctionnant en régime d’impulsions d’une durée de quelques nanosecondes à 1,55 μm à base de fibres double gaines. Au cours de ma thèse, j’ai été amené à travailler assez largement sur l’amplification à l’aide de fibres dopées dans divers régimes de fonctionnement. Je montre combien l’obtention d’une puissance importante peut être limitée par l’apparition d’effets indésirables. Mon étude a été ainsi très fortement guidée par l’objectif de résolution ou de minimisation des conséquences induites par l’apparition de ces effets, ou bien encore d’augmentation de leur niveau de seuil. Mon travail a donc permis le développement et la commercialisation d’une famille d’amplificateurs WDM et une famille de sources à forte brillance et de forte énergie à 1,55 μm. J’ai ainsi optimisé et réalisé ces produits à partir de composants disponibles commercialement.
Author:
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Category : Telecommunication
Languages : en
Pages : 752
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Author: Bertrand Morasse
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Category :
Languages : fr
Pages : 98
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Le présent projet de recherche porte sur l'étude d'un amplificateur à fibre à double gaine codopée à l'erbium et l'ytterbium de haute puissance. Le but premier du projet est de concevoir un outil de simulation capable de prédire adéquatement les performances expérimentales de tels amplificateurs en régime continu. Tout d'abord, un outil de simulation permettant de modéliser l'amplification de la lumière dans une fibre optique est développé et implémenté numériquement avec le langage de programmation C++. Ce modèle est conçu de façon générale et s'applique à tout type d'amplificateur et de laser à fibre où la structure énergétique du dopant est connue. Ensuite, la caractérisation expérimentale complète d'une fibre optique dopée est effectuée. Ces mesures sont nécessaires pour déterminer les paramètres d'entrée des simulations. Des mesures expérimentales sont également effectuées pour caractériser les performances d'un amplificateur et de lasers à fibre erbium/ytterbium.
Author: Sébastien Grot
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Category :
Languages : fr
Pages : 187
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Des puissances extraordinaires sont, de nos jours, extraites de systèmes à fibres dopées (environ 10 kilowatts de puissance continue et environ 1 megawatt de puissance crête en régime d'impulsions). L'augmentation de la puissance dans les systèmes s'accompagne de l'apparition d'effets qui peuvent limiter leurs performances. Au cours de cette thèse, nous avons développé et étudié des systèmes à fibres dopées Ytterbium délivrant de très fortes puissances en régime de fonctionnement continu et en régime d'impulsions. Pour ce faire, nous avons retenu une technologie à fibre double-gaine couplée à des techniques de pompage adaptées. Nous avons, notamment, étudié et developpé une approche originale permettant d'amplifier de manière efficace des longueurs d'onde de faibles sections efficaces d'émission. Des puissance élevées, en régime continu, ont été atteintes qui valident les recettes proposées. La puissance s'élevant, les caractéristiques spatiales et spectrales de sources lasers, obtenues à plus faible puissance, peuvent se dégrader. Nous avons étudié et developpé une méthode originale permettant, pour un système fonctionnant en régime d'impulsions, de préserver, jusqu'à de très fortes valeurs de puissance crêtes, la pureté spectrale de sources cohérentes. Nous avons, en outre, développé un modèle d'analyse numérique qui permet la prédiction du profil temporel d'impulsions obtenues par amplification à l'aide de fibres dopées. L'étude de l'influence de divers paramètres de l'impulsion source sur le profil temporel obtenu en sortie permet de minimiser l'impact des effets non linéaires obtenus lorsque la puissance crête et l'énergie deviennent importantes. La confrontation des résultats du modèle avec ceux de l'expérience montre de bons accords. Ces résultats, associés au développement continu de nouveaux composants, mieux adaptés à une extraction de forte puissance tout en préservant les proporiétés spatiales et spectrales qui sont celles obtenues à plus faible puissance, laissent envisager que des puissances encore bien supérieures sont accessibles en retenant les mêmes techniques.
Author: Laure Lago
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Languages : en
Pages : 192
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This work concerns the development of a double-clad ytterbium-doped single-mode microstructured flexible fiber-based amplifier, in the nanosecond, multi-kiloHertz and milliJoule regime, for large-scale laser facilities seeding. We have used a multi-stage master oscillator power amplifier fibered architecture. A numerical model of ytterbium-doped double-clad fiber-based amplification, including amplified spontaneous emission, was developed in order to study the behaviour of such amplifier and to correctly design the experimental set-up. This model was completed by a feed-back algorithm to numerically predict the optimal temporal shape to compensate the gain saturation process. We demonstrated experimental results in good agreement with numerical simulations, with the following performances: 0.5 mJ pulse energy, at a frequency repetition from 1 kHz to 10 kHz, with a narrow bandwidth spectrum centred at 1053 nm wavelength, with 10 ns pulse duration on a perfect super-Gaussian temporal profile, an optical signal-to-noise ratio better than 50 dB and a polarization extinction ratio of 20 dB. We checked that the beam quality was diffraction limited, with an M2 measurement of 1.1. Moreover, the system can deliver energies up to 1.5 mJ. Then, we took the advantage of such results to amplify chirped pulses. We demonstrated 0.7 mJ pulse energy, with 570 fs duration at 10 kHz repetition frequency.
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.
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: Jean-Bernard Lecourt
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Category :
Languages : en
Pages : 165
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This work deals with the impulsionnal fiber laser development. The first part of this thesis consists in the study and the realization of erbium-doped fibre laser passively Q-switched by iron-doped InGaAs/InP multiple quantum well semiconductor saturable absorber. Moreover simple modelling based on the rate equations has been developed and allows the understanding of the main output characteristics of our laser such as the shape of the pulse. Then, we realize a passively mode-locked fibre laser. The amplifyer medium is an erbium-doped fibre and the ultrafast saturable absorber is a iron-doped InGaAs/InP multiple quantum wells structure. In this configuration, self-starting mode-locking is obtained. 700 fs pulses are measured with both saturable absorber and polarization effects. In the third part of this study, we use ultra-fast saturable absorber (500 fs) as a cavity end-mirror. 300 fs optical pulses are obtained. With the same cavity, Saturable Absorber Incorporating NanoTubes (SAINT) can self-start stable mode-locking whatever the dispersion of the cavity (soliton or Stretched-pulse regime). More than 150 pJ pulse energy is obtained and the pulse duration is included between 700 fs (soliton) and few picoseconds (stretched pulse). Finally we have realized a high-energy fibre laser Q-switched by semiconductor saturable absorber GaAs. The amplifyer medium is a double-clad ytterbium-doped fibre. We obtain optical pulses of several micro-joules (7 μJ) with duration of 1 μs. The laser can be tuned over 30 nm around the central wavelength (1,07 μm).
Author: Bülend Ortac
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 144
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Les travaux rapportés dans cette thèse sont consacrés à l'étude et à la réalisation d'un laser à fibre double-gaine dopée à l'ytterbium femtoseconde et à la caractérisation des régimes multi-impulsionnels. Les résultats obtenus montrent que des lasers à fibre femtosecondes énergétiques très performants avec des qualités d'émission exceptionnelles en termes de bruit peuvent être réalisés. Par ailleurs, la disponibilité de fortes puissances de pompage grâce à la technologie d'injection par l'encoche, nous a permis de mettre en évidence la richesse et la diversité des régimes d'émission des sources.
