Etude des cavités OPO pour la génération de hautes puissances dans l'infrarouge moyen
Auteur / Autrice : | Manuel Alessandro Medina |
Direction : | Frank Wagner, Anne Dhollande, Antoine Berrou |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique et sciences de la matière. Optique, photonique et traitement d’image |
Date : | Soutenance le 12/04/2022 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut franco-allemand de recherches (Saint-Louis, Haut-Rhin) |
Jury : | Président / Présidente : Patricia Segonds |
Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Devaux | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Marwan Abdou Ahmed, Antoine Godard |
Résumé
Des sources lumineuses cohérentes émettant une forte puissance moyenne dans la région spectrale du moyen infrarouge (IR) (3-5~\mum), sont nécessaires pour de nombreuses applications. La technique plus mature pour générer un tel rayonnement consiste à convertir un faisceau de pompe grâce à des oscillateurs paramétriques optiques (OPO). Malgré de nombreuses études passées, le développement de systèmes délivrant des dizaines de watts avec une bonne qualité de faisceau reste un défi. L’objectif de cette thèse est de démontrer un système compact et robuste délivrant une puissance moyenne élevée dans le moyen IR avec une bonne qualité de faisceau (M^2\leq2). D'abord, nous étudions différentes cavités OPO. L’étude comprend des cavités linéaires et deux cavités non-planaires à rotation d’images, appelées RISTRA et FIRE. Les avantages et les inconvénients de chaque architecture, ainsi qu’une comparaison entre les cavités sont reportés. Une puissance maximale de sortie de 38 W (M^2=2,2) est démontrée à l’aide d’un résonateur linéaire. Grâce à la cavité FIRE, la qualité du faisceau est améliorée: M^2=1,4 (25~W). Deuxièmement, la thèse montre comment les performances de ces cavités peuvent être améliorées. La diminution de la taille du faisceau de pompe nous permet de diminuer le seuil d’oscillation, obtenant jusqu’à 30~W (RISTRA). Par ailleurs, une cavité FIRE miniaturisée est conçu, construite et étudiée, prouvant que des performances similaires peuvent être atteintes avec une conception OPO très compacte (24~W et M^2=1.6). Enfin, des études paramétriques sur la dépendance de la qualité des faisceaux en fonction de différents facteurs qui le détériorent sont réalisées