The commissioning and development of a laser-wire transverse electron beam profile monitor at the Accelerator Test Facility 2 in Japan is presented. The experimental setup used including a gigawatt laser system is detailed and characterised. Results from data taking in December 2010 are presented detailing the use of the laser-wire to tune the electron beam. In conjunction with this, the use of a fibre-based laser system as a suitable laser source for a laser-wire is discussed. A test bed fibre laser system was constructed to investigate the suitability of fibre lasers and the results are presented demonstrating high efficiency and excellent spatial quality. From this, a laser system capable of high resolution and high repetition intra-train scanning for demonstration at the Accelerator Test Facility 2 was designed, constructed and characterised. A commercial fibre laser system was extended using a photonic crystal fibre where periodic amplification designed to match the duty cycle of an accelerator was used advantageously to achieve higher than normal pulse energies. The results and techniques developed to measure them are presented.

Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse s'inscrivent dans l'étude et la réalisation de sources lasers impulsionnelles à fibre autour de 2 µm. Le travail présenté dans ce manuscrit se décline en deux parties. Une première partie est consacrée à l'étude des sources lasers fibrées à commutation de gain émettant des impulsions d'une durée de quelques nanosecondes. Une source a été réalisée et caractérisée, elle génère des impulsions de 10 ns de durée, 16 µJ d'énergie et 1,6 kW de puissance crête. Les impulsions sont ensuite amplifiées dans une fibre à large cœur pour atteindre plus de 150 µJ d'énergie et 13 kW de puissance crête, l'ensemble de la source étant totalement fibré. La deuxième partie est consacrée à l'étude des sources à verrouillage de mode autour de 2 µm. Un oscillateur totalement fibré fonctionnant en régime solitonique a été réalisé et caractérisé, il génère des impulsions de 4,5 ps de durée et 62 pJ d'énergie. Ces impulsions sont ensuite amplifiées afin d'atteindre plus de 8 kW de puissance crête et 30 nJ d'énergie sans l'accumulation significative de nonlinéarités. Les limites de l'amplification des impulsions dans ces deux différents régimes sont étudiées et discutées avec l'appui de modèles numériques.

Nous pr��sentons une ��tude comparative de l'injection optique quasi-statique pour des lasers �� semi-conducteurs et des lasers �� fibre. La fabrication des lasers �� fibre �� contre-r��action r��partie est d��taill��e. L'��tude spectrale de l'injection de lasers �� semi-conducteurs pour des puissances inject��e usuelles (> -30 dBm) permet, par des cartographies, de caract��riser des r��gimes bistables, le r��gime de relaxation, et la synchronisation de chaos. Pour de faibles puissances inject��es (< -30 dBm), nous montrons que le laser esclave est un amplificateur de qualit�� pour de faibles signaux coh��rents, et observons l'attraction en fr��quance de l'esclave inject�� par le ma��tre. L'injection statique des lasers �� fibre permet d'observer une r��ponse dynamique dans le domaine temporel, li��e �� des ph��nom��nes de relaxation. Nous proposons des m��thodes de mesure, par injection optique, du facteur de Henry, de faibles largeurs spectrales, du taux d'��mission spontan��e du laser esclave.