Synthèse chromatique d’impulsions lasers ultrabrèves avec des sources à fibres optiques
Les impulsions lasers ultra-brèves de durée femtoseconde trouvent de plus en plus d’applications dans le monde industriel, dans le monde médical et dans les grands instruments scientifiques comme les accélérateurs de particules. On demande aux lasers de produire toujours plus d’intensité à des cadences toujours plus élevées. Dans ce contexte, les lasers à fibre offrent un potentiel élevé. Une nouvelle voie vient d’être ouverte par les chercheurs du laboratoire Xlim (CNRS/Universités de Limoges et de Poitiers) et du laboratoire PhLAM (CNRS/Université de Lille 1) pour la production d’impulsions très intenses avec des sources à fibres optiques.
L’approche proposée consiste à synthétiser une impulsion puissante au lieu de l’engendrer avec un amplificateur unique ou avec plusieurs amplificateurs en ligne,. Pour cela, les scientifiques ont découpé en plusieurs composantes chromatiques le spectre optique d’une impulsion initiale . Chaque composante a été amplifiée séparément en parallèle dans un ensemble d’amplificateurs. Ensuite, les différentes bandes spectrales ont été réassemblées en un faisceau unique. La gestion des relations de phase entre les rayonnements provenant des différentes voies amplificatrices a permis de synthétiser une impulsion ultra-brève beaucoup plus intense que ce qui aurait été possible avec une seule chaîne d’amplification. De plus, avec cette synthèse chromatique, il a été possible de profiler l’impulsion reconstruite.
Une validation de principe vient d’être réalisée avec la synthèse d’une impulsion de 200 femto secondes à partir d’un amplificateur à 12 voies chromatiques utilisant une fibre multicoeur dopée ytterbium (réalisation Laboratoire PhLAM/IRCICA) dans le cadre d’un projet ANR intitulé « Multifemto ».
La fibre à 12 voies d’amplification apparaît en bleu en haut à gauche, la trace rose correspond au trajet des faisceaux de pompage
Vue d’ensemble de la source à synthèse d’impulsions femtosecondes avec son ensemble d’alimentations électriques à gauche (une par voie d’amplification)
Image au microscope de la fibre à 12 cœurs dopés ytterbium ayant servie pour l’amplification (Fabrication Laboratoire PhLAM/IRCICA)
Références
Brevet CNRS
WO 2012042141 (A1) FR 2964503 (A1) - Procédé et dispositif d’amplification d’un signal optique.
Publications, conférences
T. Mansuryan, Ph. Rigaud, G. Bouwmans, V. Kermene, Y. Quiquempois, A. Desfarges-Berthelemot, P. Armand, J. Benoit, and A. Barthélémy, “Spatially dispersive scheme for transmission and synthesis of femtosecond pulses through a multicore fiber” Optics Express Vol. 20, Iss. 22, (2012) pp. 24769–24777.
Ph. Rigaud, V. Kermene, G. Bouwmans, L. Bigot, A. Desfarges-Berthelemot, D. Labat, A. Le Rouge, T. Mansuryan, A. Barthélémy, “Spatially dispersive amplification in a 12-core fiber and femtosecond pulse synthesis by coherent spectral combining” Optics Express, Vol. 21, Issue 11, pp. 13555-13562 (2013)
Ph. Rigaud, T. Mansuryan, G. Bouwmans, D. Labat, V. Kermène, Y. Quiquempois, A. Desfarges-Berthelemot, A. Barthélémy « Discrete spatial dispersion scheme for amplification and shaping of femtosecond pulses in a multicore fiber”, CLEO/Europe 2013, Munich, Allemagne, 12-16 mai 2013
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