La mise en place de sources laser ultrarapides émettant dans le moyen infrarouge concentre depuis des années l’attention de la communauté scientifique, de par les nombreuses applications existantes, notamment en spectroscopie. En effet, c’est sur cette bande spectrale, connue sous le nom de zone « d’empreinte moléculaire » que de nombreuses molécules sont soumises à de fortes transitions vibrationnelles, en faisant notamment une zone privilégiée pour la détection de polluants et gaz à effet de serre [1].
Ce stage vise à développer une source laser ultrarapide émettant dans le moyen infrarouge autour de 3.5 µm en exploitant la technique de pompage à deux longueurs d’ondes [2]. Cette source sera ensuite utilisée pour la caractérisation de miroirs à absorbants saturables développés dans le cadre du projet ANR MIR-SESAM (début 2023). Ce travail s’appuiera sur l’expertise du CORIA pour la génération de lumière dans le moyen infrarouge [5,6] ainsi que sur des absorbants saturables à base de semi-conducteurs exploitant les transitions intra-bandes des puits quantiques insérés dans des microcavités développées par nos partenaires du C2N (Université Paris-Saclay) [3].
Le travail consistera d’abord à mettre en place une source laser continue à base d’une fibre en verre fluoré dopée aux ions Erbium et pompée à 970 et 1973 nm. Cette source sera ensuite optimisée pour un fonctionnement en régime impulsionnel et une fois ses performances en énergie et stabilité jugées satisfaisantes, elle sera employée pour la caractérisation d’un absorbant saturable fourni par nos partenaires du C2N. Le peigne de fréquences généré par cette source sera également étudié (cadre des travaux de thèse de Saad HATIM), notamment son potentiel pour des applications de spectroscopie dans le moyen infrarouge. Ainsi, les méthodes permettant l’optimisation et l’élargissement spectral du peigne seront étudiées [4].
[1] Schliesser, A., Picqué, N., Hänsch, T.W., 2012. Mid-infrared frequency combs. Nature Photon 6, 440–449. https://doi.org/10.1038/nphoton.2012.142
[2] Ma, J., Qin, Z., Xie, G., Qian, L., Tang, D., 2019. Review of mid-infrared mode-locked laser sources in the 2.0 μ m–3.5 μ m spectral region. Applied Physics Reviews 6, 021317. https://doi.org/10.1063/1.5037274
[3] Jeannin, M., Cosentino, E., Pirotta, S., Malerba, M., Biasiol, G., Manceau, J.-M., Colombelli, R., 2023. Low intensity saturation of an ISB transition by a mid-IR quantum cascade laser. Applied Physics Letters 122, 241107. https://doi.org/10.1063/5.0153891
[4] Picqué, N., Hänsch, T.W., 2019. Frequency comb spectroscopy. Nature Photon 13, 146–157. https://doi.org/10.1038/s41566-018-0347-5
[5] Becheker, R., Bailly, M., Idlahcen, S., Godin, T., Gerard, B., Delahaye, H., Granger, G., Fèvrier, S., Grisard, A., Lallier, E., Hideur, A., 2022. Optical parametric generation in OP-GaAs waveguides pumped by a femtosecond fluoride fiber laser. Opt. Lett. 47, 886. https://doi.org/10.1364/OL.443896
|6] Tyazhev, A., Starecki, F., Cozic, S., Loiko, P., Guillemot, L., Braud, A., Joulain, F., Tang, M., Godin, T., Hideur, A., Camy, P., 2020. Watt-level efficient 2.3 µm thulium fluoride fiber laser. Opt. Lett. 45, 5788. https://doi.org/10.1364/OL.403450