Algorithme d'évolution pour laser à fibre optique en régime d'impulsions courtes

by Ugo Andral

Doctoral thesis in Physique

Under the supervision of Philippe Grelu and Edouard Hertz.

defended on 02-12-2016

in Dijon , under the authority of École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....) , in a partnership with Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB) (Dijon) (laboratoire) .

Thesis committee President: Vincent Couderc.

Thesis committee members: Robert French.

Examiners: Eric Freysz, Marc Brunel.

keywords

• Non linear optics
• Fiber laser cavity
• Non linear evolution of polarization
• Dissipative soliton
• Multi-pulses dynamic
• Evolutionary algorithm
• Evolution strategy
• Optimization

Alternative Title

Evolutionary algorithm for fiber laser in ultrashort pulse regime

Abstract

This thesis deals with the generation of ultrashort pulses within a fiber laser cavity through the automatic optimization of its parameters by an evolutionary algorithm. The interest of this subject comes from the difficulty to systematically explore dynamics in a large domain of experimental parameters. We have shown that it is possible to implement an evolutionary algorithm on fiber laser cavity with appropriate precautions. We have experimentally demonstrated for the first time the mode locking of a laser cavity only using the optimization of polarization controllers through an automatic and self-learning procedure. We also have demonstrated that selecting the mode locking from it radio-frequency spectrum allow to select the pulses repetition rate within the cavity. These preliminary results show the promising aspect of our method used in situations of non linear ultrafast dynamics with high complexity which are particularly sensitive to parameters.

keywords

• Optique non-linéaire
• Cavité laser à fibre optique
• Rotation non-linéaire de la polarisation
• Soliton dissipatif
• Dynamique multi-impulsionnelle
• Algorithme d’évolution
• Stratégie d’évolution
• Optimisation
• Optique non linéaire
• Algorithmes
• Lasers
• Fibres optiques

Abstract

Le sujet de cette thèse se rapporte à la génération d’impulsions ultracourtes dans une cavité laser fibrée à travers l’optimisation automatique de ses paramètres par un algorithme d’évolution. L’intérêt pour cette problématique provient de la difficulté à explorer les dynamiques impulsionnelles de manière systématique dans un large domaine de paramètres expérimentaux. Nous avons montré que l’implémentation d’un algorithme d’évolution sur une cavité laser fibrée de ce type peut être réalisée, en prenant les précautions adéquates pour que cette association soit la plus efficace possible. Nous avons démontré expérimentalement pour la première fois le verrouillage de modes depuis la seule optimisation des contrôleurs de polarisation utilisant une procédure automatique d’auto-apprentissage. Nous avons démontré que la sélection du blocage de modes depuis son spectre radio-fréquence permet de sélectionner le taux de répétition desimpulsions à l’intérieur de la cavité. Ces résultats préliminaires démontrent les potentialités de notre méthode employée dans des situations de dynamique non linéaire ultrarapide de grande complexité, particulièrement sensibles aux paramètres.