Contribution à l’étude théorique et expérimentale d’un oscillateur laser fonctionnant en régime impulsionnel dans les bandes spectrales C et L

par Fatma Ben Braham

Thèse de doctorat en Optique et photonique

Sous la direction de François Sanchez.

Soutenue le 19-12-2018

à Angers en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Tunis (Tunisie) , dans le cadre de École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans) , en partenariat avec Laboratoire de photonique (Angers) (équipe de recherche) et de Laboratoire de Photonique d'Angers / LPHIA (laboratoire) .

Le président du jury était Rabah Attia.

Le jury était composé de Faouzi Bahloul, Yichang Meng.

Les rapporteurs étaient Philippe Grelu, Mourad Menif.

mots clés

• Verrouillage de modes
• Résonance du soliton dissipatif
• Fibre microstructurée
• Impulsions à haute énergie
• Effet non-Linéaire
• Cavités longues
• Lasers à fibre
• Techniques des impulsions (électronique)
• Solitons

Résumé

Ce travail de thèse concerne le développement d’un laser à fibre générant des impulsions rectangulaires très énergétiques et accordables à l’échelle du temps et des impulsions géantes à haute énergie. En premier temps,nous avons développé un modèle numérique pour étudier la génération des impulsions rectangulaires dans un laser à fibre en forme de huit à double amplificateur.L’objectif est de montrer l’impact de l’effet non linéaire induit par la fibre micro structurée sur le contrôle de la durée d’impulsion rectangulaire générée par le laser. Un ensemble de paramètres laser nous a permis ainsi de générer des impulsions rectangulaires à haute énergie dans le régime de la résonance du soliton dissipatif (DSR). En plus, plusieurs expériences ont été mises en place pour optimiser la génération de l’impulsion DSR en termes d’énergie et de durée.Toujours sur le plan expérimental, des impulsions géantes à haute énergie à partir du laser à fibre verrouillé en phase couplé à un retard optique ont été obtenues. Cela nous a permis de générer une large plage de durée d’impulsion à l'échelle de μs à taux de répétition faible dans des cavités utilisant des absorbants saturables artificiels.

mots clés

• Fiber lasers
• Mode-Locking
• Dissipative soliton resonance
• Microstructured fiber
• High energy pulses
• Nonlinear effect
• Long cavities

Titre traduit

Theoretical and experimental study of a laser operating in pulse regime in spectral bands c and l.

Résumé

This work deals with the development of a fiber laser generating high energy and width tunable square pulses and high-energy giant pulses. First, we have developed a numerical model to study the generation of rectangular pulses in a double amplifier fiber laser. The objective is to study the impact of the non-linear effect induced by the microstructured optical fiber on the control of the square pulse duration. A set of laser parameters allowed us to generate high energy square pulses in the dissipative soliton resonance (DSR) regime. In addition, several experiments have been set up to optimize the generation of the DSR pulse in terms of energy and duration. Experimentally, high energy giant pulses from a passively mode-locked fiber ring laser coupled to a long external cavity are obtained. This allowed us to generate a wide range of pulse duration of μs at a low repetition rate in cavities using artificial saturable absorbers.