Fiber lasers represent the state-of-the-art in laser technology and hold great promise for a wide range of applications because they have a minimum of exposed optical interfaces, very high efficiency, and are capable of exceptional beam quality. In the near future, the most important markets such as micromachining, automotive, biomedical and military applications will begin to use this technology. The scope of this thesis is to design and develop a short picosecond pulsed fiber laser using rare-earth doped fiber as a gain medium. The proposed master oscillator power amplifier (MOPA) will be used to generate pulses with high repetition rates. In this study, first we explain the basic theoretical background of nonlinear optics and fiber laser. Then, the numerical simulation will be introduced to explain how the laser system design and optimization. The simulation is based on nonlinear Schr&ouml / dinger equation with the method of split-step evaluation. The brief theoretical background and simulation results of the laser system will be shown. Finally, the experimental study of the developmental fiber laser system that comprises an oscillator, preamplifier and power amplifier will be discussed.

Le remplacement des lasers à gaz émettant à 488 nm ou à 442 nm, à l'aide de lasers solides, représente un véritable enjeu industriel. De nombreuses solutions ont été développées, néanmoins, celle consistant en le doublement de fréquence d'une oscillation autour de 884 nm (cristaux dopés aux ions Nd3+) ou de 976 nm (cristaux dopés aux ions Yb3+) a toujours été écartée, de par la nature à trois niveaux des transitions mises en jeu. La très forte réabsorption du milieu à la longueur d'onde laser rend, à première vue, cette alternative peu efficace. Grâce à la significative amélioration de la luminance des diodes de pompe, ce problème peut désormais être dépassé et l'oscillation de ces transitions envisagée. Dans ces travaux, nous proposons une étude théorique et expérimentale de l'oscillation laser en pompage par diode des transitions à trois niveaux dans les cristaux dopés aux ions Nd3+ et Yb3+. Tout d'abord nous présentons l'étude du pompage direct par diode d'un cristal de Nd:GdVO4 émettant à 880 nm, qui après doublement de fréquence nous permet de proposer une alternative aux lasers à HeCd. Nous présentons ensuite un nouveau concept, le pompage en intracavité, que nous appliquons aux cristaux dopés aux ions Yb3+ pour obtenir un effet laser autour de 980 nm. En effet, à l'intérieur d'une cavité laser, la forte puissance circulante est couplée à une bonne qualité spatiale de faisceau; ces caractéristiques représentent les conditions optimales de pompage d'une transition à trois niveaux. En conclusion, nous proposons une comparaison théorique des différents types de pompage proposés, permettant de dégager avantages et inconvénients de chacune de ces deux configurations.