Les lasers à fibre sont des sources robustes, efficaces et qui présentent une qualité de faisceau irréprochable. Cependant, la plupart sont généralement limités à certaines bandes spectrales bien définies, coïncidant avec les transitions électroniques des ions de terres rares. Les cavités laser basées sur la conversion Raman sont une alternative intéressante qui permet de générer, avec une combinaison de pompe et de fibre adéquate, un rayonnement laser à n’importe quelle longueur d’onde. Ces sources permettraient notamment de couvrir la plage spectrale entre 2 et 4 m, convoitée pour diverses applications dans le domaine médical, spectroscopique et militaire. Or, les fibres de silice standards, dont l’atténuation croît rapidement aux longueurs d’onde dépassant 2.2 m, ne sont pas adaptées pour cette application. Bien que les fibres de la famille des verres fluorés ou des chalcogénures présentent plusieurs défis techniques, elles répondent beaucoup mieux aux exigences requises. Dans le cadre de notre projet, nous avons fait l’étude de sources laser basées sur la conversion Raman dans une fibre en fluorozirconate et dans une fibre en sulfure d’arsenic (As2S3). Il s’agissait des toutes premières démonstrations expérimentales de cavités Raman dans ces matériaux. Nous avons également développé des programmes de simulation numérique afin d’en faire l’optimisation et d’identifier leurs limites. En premier lieu, des cavités Raman en fluorozirconate émettant autour de 2.2 m et pompées par un laser Tm:silice à 2 m ont été assemblées et perfectionnées. En imbriquant les cavités Raman et de la pompe, de hautes puissances atteignant quelques watts ont pu être mesurées à la sortie. En second lieu, nous avons fait la démonstration de cavités Raman en As2S3 émettant dans l’infrarouge moyen, à 3.34 m. Elles étaient pompées par une source laser Er3+:ZBLAN à 3 m que nous avons également développée dans nos laboratoires. En raison du gain Raman élevé des chalcogénures, nous avons pu monter ces cavités à partir de quelques mètres de fibre seulement. Les résultats obtenus au cours de notre projet sont probants et font des lasers à fibre une option viable pour l’émission de radiations cohérentes à des longueurs d’onde comprises entre 2 et 4 um. / Fiber lasers are robust, reliable and efficient laser sources that also offer an unrivaled beam quality, but most are limited to the specific spectral bands where rare-earth electronic transitions exist. Raman fiber lasers, however, can be operated on virtually any emission wavelength and can be used to bridge the gap between these rare-earth emission bands. Therefore, they could be designed to emit on any wavelength between 2 and 4 m, which would find many applications in the medical, military and spectroscopic fields. Standard silicate fibers cannot be considered for this purpose, due to their limited transparency at wavelengths over 2.2 m. Fluoride and chalcogenide glass fibers are much better suited for this task even though they bring new technical challenges. During our Ph.D. project, Raman lasers based on both fluorozirconate and arsenic trisulphide (As2S3) glass fibers were studied. In fact, we reported the very first experimental Raman cavities based on these materials. First, fluorozirconate Raman cavities emitting around 2.2 m and pumped by a Tm:silica fiber laser were assembled and perfected. Based on an architecture where the Raman and pump laser cavities are nested, we have achieved high output power levels, up to a few watts. We have also demonstrated As2S3 Raman cavities operating directly in the mid-infrared, at 3.34 m. They were pumped by an in-house made erbium doped fluoride fiber laser at 3 m. Due to the high Raman gain of chalcogenide glasses, only a few meters of fiber were required. The behavior of these laser sources was also investigated numerically to find their optimal operating parameters and to identify their limits. The results obtained prove that fiber lasers are well suited for generating a wide range of wavelengths between 2 and 4 um.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/25368 |
| Date | 20 April 2018 |
| Creators | Fortin, Vincent |
| Contributors | Vallée, Réal |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxviii, 144 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
Page generated in 0.0022 seconds