Génération de supercontinuum dans le moyen infrarouge à l'aide de fibres optiques

Supercontinuum generation in infrared transmitting optical fibres

• Auteur / Autrice : Nicolas Ducros
• Direction : Sébastien Février
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Alain Barthélémy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Blondy, Éric Cormier, Frédéric Druon, Philippe Thomas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : John Anthony Joseph Dudley, Frédéric Smektala

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres optiques

Matériel infrarouge

Optique non linéaire

Mots clés libres

Fibres optiques infrarouges

Effets nonlinéaires

Supercontinuum

Résumé

L'objectif de cette thèse est l'étude et le développement de sources lumineuses, émettant dans le moyen infrarouge (2 µm < λ < 5 µm), via la génération de supercontinuum dans des fibres optiques. Tout d'abord, les phénomènes physiques mis en jeu et nécessaires à l'obtention de supercontinuum dans des fibres optiques sont rappelés et décrits. Le premier axe expérimental étudié est centré sur la génération de supercontinuum infrarouge dans une fibre optique microstructure en verre d'oxydes de plomb, bismuth, gallium, silice et cadmium. Plusieurs sources de pompe ont été testées, conduisant à un spectre en sortie de fibre s'étendant de 1 µm à 2. 8 µm. La forte absorption du verre au-delà de 2,8 µm limite l'expansion du spectre. Dans une troisième partie, la génération de supercontinuum dans le domaine moyen infrarouge dans une fibre à saut d'indice en verre fluoré à grande aire modale est développée. Une puissance moyenne de l'ordre de 100 mW en sortie de fibre a été obtenue pour un spectre s'étendant du domaine visible au moyen infrarouge (1 µm < λ < 4. 2 µm). Des modélisations numériques montrent que des performances similaires à celles obtenues expérimentalement peuvent être atteintes à l'aide d'une architecture simplifiée de la source de pompe.

The goal of this PhD thesis is the study and the development of fibre based supercontinuum systems emitting in the mid-infrared. The physical origins of supercontinuum generation are developped in the first part of this work. Then, supercontinuum generation based on a heavy metal oxyde glass fibre is studied. Two pump sources have been tested yielding broad bandwidth radiation from at least 1 µm up to 2. 8 µm. Numerical computations have been carried out showing that the limitation of the supercontinuum generated can be attributed to the strong O-H- absorption band at 2. 8 µm. Finally, high average power supercontinuum generation has been demonstrated in a large mode area fluoride step-index fibre. The average power was 100 mW over the whole spectrum extending from 1 µm up to 4. 2 µm. Numerical computations were used to simplify the pump source architecture.