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Thèse - Caroline LECAPLAIN

Lundi 22 novembre 2010 14:00-16:00

Salle de Conférences du CORIA

Discipline : Physique
Spécialité : Optique

Oscillateurs à fibre femtosecondes haute énergie

L’utilisation de la technologie femtoseconde pour des applications industrielles hors laboratoire est étroitement liée à la compacité, la stabilité et la facilité d’entretien et d’alignement des sources femtosecondes. Les lasers femtosecondes à base de fibres dopées aux terres rares sont des candidats prometteurs pour répondre à ces exigences. Leurs avantages découlent du confinement de la lumière dans le cœur de la fibre qui leur confère stabilité et immunité contre les effets thermo-optiques. Cependant, les effets non-linéaires engendrés par le fort confinement de la lumière sur de grandes longueurs empêchent la formation d’impulsions stables de fortes énergies. Ces travaux de thèse, largement exploratoires, avaient pour objectif de proposer des solutions pour contourner ces difficultés afin de développer des lasers à fibre stables et robustes capables de générer des impulsions ultra-courtes de fortes énergies dans le proche infrarouge. Notre approche, numérique et expérimentale, est basée sur l’exploitation des propriétés des fibres à cristaux photoniques à large mode et à l’exploration de nouveaux mécanismes de formation et de propagation d’impulsions ultra-courtes dans les oscillateurs à fibre à dispersion normale.

L’étude numérique montre que les performances de ces sources sont fortement liées aux paramètres du mécanisme de verrouillage de modes et aux caractéristiques du milieu à gain. En effet, notre étude montre que le mécanisme de verrouillage de modes doit posséder une forte profondeur de modulation pour démarrer et stabiliser le régime impulsionnel ultra-court aux fortes énergies. L’étude numérique met également en évidence l’importance de la dispersion totale de la cavité, de la phase non linéaire accumulée et du filtrage spectral. Pour générer des impulsions ultracourtes, il est nécessaire de réduire la dispersion normale de la cavité tout en augmentant la force du filtrage spectral. Cependant, les énergies les plus élevées sont obtenues en considérant une forte modulation d’amplitude temporelle sans filtrage spectral. Des impulsions fortement étirées sont alors produites à la sortie de l’oscillateur.

La mise en œuvre expérimentale de ces configurations laser a permis de démontrer plusieurs résultats originaux avec la production d’impulsions à la fois énergétiques (de 10 à 710 nJ), ultra-courtes (de 125 à 600 fs) et très stables à des longueurs d’onde autour de 1030 nm. Ces résultats montrent que les lasers à fibre à large cœur sont maintenant à la hauteur des meilleurs lasers à solides et les potentialités de montée en énergie au-delà de plusieurs microjoules sont à la portée de ces systèmes.

Rapporteurs
Eric Cormier, Professeur, Université de Bordeaux
Patrick Georges, Directeur de Recherche CNRS, Institut d’Optique, Orsay

Examinateurs
Sébastien Février, Maître de Conférences, Université de Limoges
Arnaud Garnache, Chargé de Recherches CNRS, Université de Montpellier
Jens Limpert, Professeur, Université de Jena
François Sanchez, Professeur, Université d’Angers

Directeur de thèse
Marc Brunel, Professeur, Université de Rouen, CORIA

Co-Directeur
Ammar Hideur, Maître de Conférences, Université de Rouen, CORIA

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