Sources lasers pulsées en optique intégrée sur verre PDF Download
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Author: Rafael Salas-Montiel
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Languages : fr
Pages : 142
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Book Description
Ce manuscrit rapporte les travaux concernant l'étude, la réalisation et la caractérisation de sources lasers pulsées hybrides par modulation passive des pertes en optique intégrée sur verre. Nous avons démontré la faisabilité d'un laser pulsé hybride par modulation passive de pertes. Ce laser est constitué d'un guide d'ondes amplificateur sur verre phosphate dopé avec des ions de néodyme et d'une couche de polymère dopée d'un absorbant saturable BDN au dessus des guides d'ondes amplificateurs. La cavité du laser est complétée par deux miroirs diélectriques placés aux bouts des guides d'ondes. Nous avons mesuré 2,0 :t 0,1 ns de durée d'impulsion pour 180 :t 5 mW de puissance de pompe en entrée. Le taux de répétition varie entre 5 et 50 kHz pour des puissance de pompe en entrée comprises entre 110 et 260 :t 5 mW. L'énergie par impulsion calculée est de 50 :t 4 nJ d'ou une puissance crête de 20 :t 3 W. Les perspectives de ce travail portent principalement sur la réalisation de lasers pulsés DFB hybrides par modulation passive des pertes et de lasers à verrouillage des modes.
Author: Rafael Salas-Montiel
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Languages : fr
Pages : 142
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Ce manuscrit rapporte les travaux concernant l'étude, la réalisation et la caractérisation de sources lasers pulsées hybrides par modulation passive des pertes en optique intégrée sur verre. Nous avons démontré la faisabilité d'un laser pulsé hybride par modulation passive de pertes. Ce laser est constitué d'un guide d'ondes amplificateur sur verre phosphate dopé avec des ions de néodyme et d'une couche de polymère dopée d'un absorbant saturable BDN au dessus des guides d'ondes amplificateurs. La cavité du laser est complétée par deux miroirs diélectriques placés aux bouts des guides d'ondes. Nous avons mesuré 2,0 :t 0,1 ns de durée d'impulsion pour 180 :t 5 mW de puissance de pompe en entrée. Le taux de répétition varie entre 5 et 50 kHz pour des puissance de pompe en entrée comprises entre 110 et 260 :t 5 mW. L'énergie par impulsion calculée est de 50 :t 4 nJ d'ou une puissance crête de 20 :t 3 W. Les perspectives de ce travail portent principalement sur la réalisation de lasers pulsés DFB hybrides par modulation passive des pertes et de lasers à verrouillage des modes.
Author: Rafael Salas Montiel
Publisher: Univ Europeenne
ISBN: 9786131507144
Category :
Languages : fr
Pages : 164
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Book Description
Author: Lionel Bastard
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Dans le cadre du multiplexage en longueur d'ondes (DWDM), nous proposons la réalisation de sources laser DFB en optique intégrée sur verre. Les lasers réalisés présentent une puissance de sortie de 4,3 mW pour 220 mW de puissance de pompe injectée. La stabilité de l'intensité émise est caractérisée grâce à la mesure du bruit d'intensité relatif (RIN), dont la valeur est inférieure à -155 dB.Hz-1 après 4 MHz. La largeur de raie d'émission des lasers vaut 8 kHz, ce qui correspond à une longueur de cohérence de 10 km. Nous démontrons par ailleurs la réalisation d'une matrice de 18 lasers dont les fréquences d'émission sont séparées de 25 ou 100 GHz, couvrant une gamme spectrale de près de 1 THz. Ceci démontre l'intérêt de ces matrices pour une utilisation dans le domaine des télécommunications optiques, mais permet également d'envisager d'autres types d'applications, allant des capteurs à la spectroscopie.
Author: Bertrand Charlet
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Languages : fr
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Le développement des sources supercontinuum a engendré des avancées majeures dans de nombreux domaines tels que la spectroscopie, la métrologie ou encore la biologie avec la tomographie optique cohérente. Récemment, l'arrivée des fibres à cristaux photoniques (FCPs) a permis la fabrication de telles sources avec des lasers impulsionnels de pompe moins puissants. Ainsi, de par leur compatibilité avec les fibres optiques, les lasers impulsionnels réalisés en optique intégrée sur verre semblent une alternative intéressante pour la réalisation d'une source supercontinuum intégrée. Notre travail a donc eu pour objectif l'étude et la réalisation d'un laser impulsionnel déclenché par modulation passive des pertes assez puissant et compatible avec les fibres à cristaux photoniques dans le but de générer un supercontinuum. Nous avons alors conçu et fabriqué ce laser constitué d'un guide d'onde amplificateur réalisé par échange d'ions dans un verre dopé au néodyme et d'une cavité Fabry-Perot fermée par un miroir diélectrique en entrée et sans miroir de sortie ce qui permet un couplage direct avec une fibre optique. L'hybridation de l'absorbant saturable sous la forme d'une couche mince d'acétate de cellulose dopée au BDN sur le guide d'onde a permis la génération d'impulsions ayant une puissance crête de (2,8 ± 0,6) kW. La source supercontinuum réalisé avec une FCP pompée par le laser préalablement étudié présente un spectre allant de 440 nm à 1600 nm. Les perspectives de cette étude portent sur le changement de matériau absorbant saturable pour permettre l'émission d'impulsions plus puissantes, ainsi que sur l'intégration monolithique de la FCP pour réaliser un dispositif encore plus compact. Elles portent aussi sur la réalisation de lasers intégrés à modes bloqués utilisant cette technologie. Nous avons démontré sa faisabilité ainsi que son régime de fonctionnement en soliton dissipatif. Des caractérisations préliminaires ont également été effectuées.
Author: Sylvain Blaize
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Languages : fr
Pages : 220
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Les techniques de multiplexage en longueur d'onde (DWDM) imposent des contraintes sévères sur les composants des systèmes de transmission optiques. En particulier, les sources optiques utilisées en amont des systèmes doivent présenter des spectres d'émission très étroits, de grande stabilité, calibrés sur les canaux de transmission de référence. L'avantage de l'optique intégrée dans ce domaine est d'apporter un haut degré d'intégration, tout en limitant les coûts de production. Le but de notre travail a donc été de démontrer la faisabilité de micro-sources laser à contre-réaction répartie (DFB) en optique intégrée sur verre. Ce type de composant utilise les propriétés remarquables des miroirs à réseaux de Bragg (DBR) qui permettent de réaliser des cavités laser à la fois compactes, stables, et très sélectives en longueurs d'onde. Dans le cadre de cette thèse, des prototypes de laser à contre réaction répartie ont été étudiés théoriquement, puis réalisés grâce à la mise au point d'un procédé de gravur de réseau de Bragg de pas submicronique sur des guides amplificateurs réalisés par échange d'ions dans un verre phosphate dopé Erbium-Ytterbium. Les laser réalisés présentent un seuil de 14 mW de puissance de pompe pour une efficacité différentielle 5,7 %. Nous avons démontré un fonctionnement monofréquence des laser sur un pic d'émission de largeur de raie inférieure à 130 MHz. D'autre part nous avons démontré la faisabilité de matrices de laser multicolores calibrées sur les canaux de fréquences normalisés des protocoles de télécommunications optiques.
Author: Nisrine Arab
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Les futurs systèmes de communication utiliseront des porteuses de fréquences d'ondes millimétriques (mm) (30 GHz - 300 GHz) et au-delà pour surmonter la saturation des différentes bandes de fréquence et atteindre des débits élevés. Les systèmes radio sur fibre (RoF) ont attiré l'attention grâce à leur faible coût et à la faible atténuation des fibres. Dans le cadre de cette thèse, différentes configurations et plusieurs conceptions de lasers ont été proposées pour la génération de fréquences radio par voie optique. L'amélioration du processus de fabrication de laser développé au laboratoire a permis d'obtenir des sources monomodes émettant autour du pic d'erbium (1534 nm) jusqu'à des puissances optiques de sortie de 41 mW avec une efficacité de 9,8%. Leurs largeurs de raie optiques ont été mesurée égales à 2 kHz et leur bruit d'intensité relatif (RIN) égal à -145 dB/Hz après 50 MHz. Avec ces lasers, des signaux électriques à des fréquences millimétriques de largeur de raie de quelques kHz ont été générés. Trois configurations hétérodynes ont été proposées pour améliorer la stabilité thermique des signaux générés afin de répondre aux normes IEEE. Des lasers co-intégrés ont été de plus fabriqués pour générer des porteuses comprises entre 5GHz et 165GHz. Une étude comparative a montré que les comportements des porteuses ainsi générées étaient indépendants de la fréquence produite. Enfin, les conceptions de structures intégrant coupleur, adaptation de modes et de plusieurs lasers sur verre pompés par une unique source ont été étudiées. En utilisant les porteuses générées par ces dernières réalisations, des transmissions de données ont été accomplies répondant aux normes requises.
Author: Thomas Moncond'huy
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Le laser est devenu un outil très riche depuis sa création en 1960. Ses applications sont très variées et il a intégré tous nos outils du quotidien. Décliné sous leur forme impulsionnelle, les lasers se sont encore ouverts d'autres champs d'application tels que l'usinage, la découpe, le marquage ou le nettoyage de matériaux; ou encore la médecine et le bien-être et également les capteurs et notamment les capteurs embarqués. Les lasers impulsionnels à déclenchement passif (Q-Switch) sont tout particulièrement adaptés à ce dernier champ d'application de par leur suffisance énergétique, utilisant l'énergie du laser lui-même pour créer des impulsions lasers très énergétiques dont la durée est de l'ordre de la nanoseconde. Les lasers réalisés sur substrat de verre se sont avérés également très adaptés à la fabrication de dispositifs de captation embarquée : ils montrent une grande stabilité, de fortes résistances mécanique et chimique les rendant utilisables dans un large panel de conditions environnementales. A l'IMEP-LaHC, des lasers réalisés par échange d'ions argent/sodium dans des substrats de verre phosphate dopés à l'erbium et à l'ytterbium ont été réalisés. Des lasers impulsionnels ont également été réalisés en utilisant cette technologie de guides d'ondes planaires en interaction avec des couches minces d'acétate de cellulose dopé à un colorant nommé BDN possédant les propriétés d'absorption saturable nécessaires à la naissance d'un comportement Q-Switch. Ces lasers permettent déjà de s'orienter vers la captation embarquée. Cependant, certaines applications nécessitent encore plus de puissance et surtout une meilleure résistance à l'environnement que celle proposée par l'acétate de cellulose. Afin de répondre à toutes ces attentes, nous présentons dans ce manuscrit la fabrication d'absorbants saturables à partir de matrices sol-gel et dopées au BDN afin de créer des guides d'ondes absorbants saturables. Des méthodes de caractérisation et des simulations spécifiques d'absorption saturable sont développés afin de décrire le comportement de tels dispositifs et d'évaluer la pertinence du choix de telles matrices alliées au colorant BDN afin de créer des lasers Q-Switch en optique intégrée sur verre.
Author: Clément Gilles
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Languages : fr
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Book Description
Dans le moyen-infrarouge, les barrettes de lasers à cascade quantique sont d'un grand intérêt pour la réalisation de sources large bande intégrables dans les systèmes de spectroscopie laser. Une excellente finesse spectrale, la présence d'un seul mode spatial et une gamme d'accordabilité large sont ainsi rassemblées sur une seule puce, compacte et intrinsèquement stable. Afin de bénéficier de l'ensemble des longueurs d'onde sur une sortie unique, les défis majeurs résident dans l'association de technologies pour rassembler les différentes sorties en une seule via l'utilisation de circuits photoniques intégrés (CPI). Ce CPI peut être séparé en trois briques élémentaires : une filière de guidage passif, un combineur de longueurs d'onde et un coupleur actif/passif. Pour la mise-en-forme du faisceau, nous reportons la fabrication et la caractérisation de guides d'onde en InP/InGaAs/InP gravés profondément, avec des performances proches de l'état de l'art. Nous fabriquons et caractérisons des multiplexeurs basés sur des réseaux de diffraction intégrés, sur filière InP et SiGe. Un multiplexeur de 60-vers-1 voies couvrant la gamme de 7-8,5 μm est réalisé. Une méthode innovante mettant en œuvre des multiplexeurs inter-digités et fonctionnant sur trois ordres de diffraction est démontrée. Finalement, nous réalisons des barrettes de laser à cascade quantique sur InP et sur silicium. Un coupleur adiabatique est dimensionné, fabriqué et caractérisé pour associer efficacement les guides actifs et passifs. Des intégrations de types hétérogène et hybride sont envisagées, avec la première démonstration d'une source accordable utilisant une barrette de lasers et un multiplexeur InP.
Author: Olivier Guy
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Pages : 210
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Book Description
L'EVOLUTION DE LA TECHNOLOGIE DES DIODES LASERS A CONDUIT A LA MISE SUR LE MARCHE DE COMPOSANTS DE PUISSANCE CROISSANTE A DES PRIX CONSTAMMENT EN BAISSE. CES SOURCES LUMINEUSES, A HAUT RENDEMENT ELECTRO-OPTIQUE, PERMETTENT MAINTENANT LE POMPAGE DE LASERS A MILIEU AMPLIFICATEUR DOPE AUX TERRES RARES. LES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE PORTE SUR L'ELABORATION DE TELS LASERS FONCTIONNANT DE FACON CONTINU OU EN REGIME DE MODES BLOQUES ET SUR LA MODELISATION DES PERFORMANCES ATTENDUES. J'AI D'ABORD DEVELOPPE SUR LA BASE DES EQUATIONS CLASSIQUES D'EVOLUTION DES POPULATIONS UN LOGICIEL DE SIMULATION PERMETTANT DE DEFINIR LES DIMENSIONS OPTIMALES A DONNER A LA ZONE DE GAIN EN FONCTION DES CARACTERISTIQUES DU MILIEU AMPLIFICATEUR ET DE LA SOURCE DE POMPAGE. J'AI DANS UN SECOND TEMPS MODELISE LE FONCTIONNEMENT D'UN LASER CONTINU, POMPE LONGITUDINALEMENT, EN TENANT COMPTE DU FILTRAGE PRODUIT PAR LA ZONE AMPLIFICATRICE. IL M'A NOTAMMENT PERMIS D'APPRECIER L'INFLUENCE DES EFFETS THERMIQUES ET LES CONDITIONS DE POMPAGE PERMETTANT L'OSCILLATION D'UN MODE TRANSVERSE UNIQUE. JE PRESENTE LES RESULTATS OBTENUS AVEC DES GUIDES D'ONDES FABRIQUES PAR ECHANGE D'IONS DANS DES VERRES PHOSPHATES DOPES AU NEODYME. DANS LE CAS DE GUIDES CANAUX, J'AI REALISE UN LASER FOURNISSANT PLUSIEURS DIZAINES DE MW AVEC UN RENDEMENT DE CONVERSION OPTIQUE (50%) COMPARABLE A CEUX OBTENUS AVEC DES MATRICES CRISTALLINES. DANS LE CAS OU LE MILIEU ACTIF EST UN VERRE MASSIF DOPE AU NEODYME, J'AI CONSTRUIT UN LASER FOURNISSANT PLUS DE 300 MW DANS SON MODE FONDAMENTAL AVEC UN RENDEMENT DE CONVERSION OPTIQUE DE 34% ; CES PERFORMANCES SONT EGALES AUX MEILLEURES PERFORMANCES PUBLIEES A CE JOUR. DES IMPULSIONS AYANT UNE DUREE DE 7PS ONT ETE MESUREES EN REGIME DE MODES BLOQUES ACTIF A UNE FREQUENCE DE REPETITION VOISINE DE 150 MHZ. J'AI EGALEMENT ETUDIE UNE METHODE DE BLOCAGE DE MODES PASSIVE REPOSANT SUR L'EMPLOI D'UN MIROIR A CRISTAL DOUBLEUR DE FREQUENCE. J'AI PU GRACE A CETTE METHODE PASSIVE DE SYNCHRONISATION OBTENIR UN BLOCAGE DE MODES POUR UNE PUISSANCE INTRACAVITE FAIBLE DE 1,2 W ; LES IMPULSIONS CORRESPONDANTES AVAIENT UNE DUREE DE 200 PS. LA DERNIERE PARTIE DU MANUSCRIT DECRIT DES LASERS POMPES PAR DIODES DONT LE MILIEU ACTIF EST UN CRISTAL DE YAP DOPE AU NEODYME. CES LASERS FONCTIONNENT EN CONTINU OU EN REGIME A MODES BLOQUES ACTIF. LES IMPULSIONS ENGENDREES ONT UNE DUREE DE 10 PS ET VEHICULENT UNE PUISSANCE MOYENNE DE PLUSIEURS CENTAINES DE MW
Author: Hana Ouslimani
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
De nombreux capteurs optiques, tels que les LIDARS, nécessitent des sources laser à la fois puissantes et spectralement fines. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est la réalisation de sources laser impulsionnelles intégrées, dont les caractéristiques spectrale et temporelle atteignent la limite théorique prédite par la théorie de Fourier. Pour ce faire, nous proposons une structure laser de type DFB avec un fonctionnement déclenché. La technologie de l'échange d'ions est retenue pour réaliser des guides d'onde amplificateurs dans un verre phosphate dopé ytterbium. La cavité DFB est ensuite constituée par gravure d'un réseau de Bragg à la surface des guides amplificateurs. Le comportement impulsionnel est obtenu par dépôt, sur la structure précédente, d'une couche mince d'acétate de cellulose dopée avec l'absorbant saturable BDN. Cette structure nous a permis d'obtenir des lasers impulsionnels monomodes longitudinaux dont les caractéristiques spectrales atteignent la limite de Fourier. Une étude en concentration d'absorbant saturable du superstrat montrent une variation de la durée des impulsions de 2,5 ns à 100 ns avec des puissances crêtes respectives de 30 W et 14 W. Nous parvenons donc à des spectres de largeur à mi-hauteur de valeur 9 MHz. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation de sources laser compactes pour les lidars embarqués.
