Le groupe Sources Lasers du DOL travaille depuis quelques années sur le développement de nouvelles sources lasers fibrées émettant directement à la longueur d’onde de 3 µm. Ces recherches s’inscrivent dans le cadre de projet nationaux (notamment le projet BISCOT, financé par l’ANR) impliquant plusieurs partenaires académiques et industriels : XLIM (Limoges), Thales Research & Technology (Palaiseau), Novae (Limoges), III-V Lab (Palaiseau) et CORIA évidement.
Notre chaîne d’amplification (MOPA) constituée d’un oscillateur femtoseconde émettant à 2.8 µm, d’un pré-amplificateur et d’un amplificateur de puissance avec décalage Raman vers 3 µm.
Le concept d’auto-décalage en fréquence de solitons peut être étendu vers les plus grandes longueurs d’ondes en exploitant des fibres en germanium ou en verre fluoré. Cependant, cette approche ne permet pas toujours de contrôler la durée des impulsions et les énergies produites sont limitées à quelques nanojoules. Une approche complémentaire consiste à utiliser des sources laser à fibres en verres fluorés dopées à l’erbium ou au thulium émettant autour de 3 µm. Des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années sur la réalisation d’oscillateurs et d’amplificateurs performants en exploitant des fibres en ZBLAN. Un exemple typique d’oscillateur à verrouillage de modes fibré émettant à 2.8 µm est visible sur la photo ci-contre. Il s’agit d’une cavité en anneau comprenant une fibre ZBLAN double gaine à cœur dopé erbium et d’éléments de contrôle de la polarisation permettant d’exploiter le mécanisme d’évolution non-linéaire de la polarisation (ENP) pour l’initiation et la stabilisation du régime impulsionnel. La fibre est pompée dans la gaine par une diode multimode à 980 nm. Le verrouillage de modes peut être initié par des absorbants saturables à semi-conducteur ou en graphene mais les meilleurs performances en termes de durée et de stabilité sont obtenues en exploitant le mécanisme d’ENP. Des impulsions sub-300fs de quelques nanojoules d’énergie sont usuellement produites par notre système.
L’amplification directe de ces impulsions permet d’atteindre quelques watts de puissance moyenne avec des impulsions de quelques centaines de femtosecondes. Pour les énergies au-delà de 20 nJ, les effets non-linéaires deviennent prépondérants et nous observons la formation d’un soliton par auto-décalage spectral par effet Raman, nous permettant d’atteindre une longueur d’onde de 3 µm environ.
Injection de la pompe dans l’oscillateur
Amplificateur à fibre en verre fluoré
Chaîne d’amplification
Chaîne d’amplification