Thèse soutenue

Amplificateurs laser femtosecondes pompés par LED à base de Cr : LiSAF
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Auteur / Autrice : Hussein Taleb
Direction : François Balembois
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 31/03/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et Matière
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Charles Fabry (Palaiseau, Essonne ; 1998-....) - Laboratoire Charles Fabry / Lasers
référent : Institut d'optique Graduate school (Palaiseau, Essonne ; 1920-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Sophie Kazamias
Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Jullien, Olivier Musset, Franck Falcoz, Juna Sathian
Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélie Jullien, Olivier Musset

Résumé

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Durant les 20 dernières années, les diodes électroluminescentes (LED) ont connu une amélioration spectaculaire de leurs performances et une réduction drastique de leur coût, ce qui les a rendues l'une des sources d'éclairage les plus efficaces et les plus abordables. Combinées à des concentrateurs luminescents, les LED permettent d'atteindre des éclairements allant jusqu'à 10 kW/cm² dans la gamme de longueurs d'onde située entre 530 nm et 650 nm. Cela offre une opportunité pour le pompage des matériaux laser à large bande d'émission dopés aux métaux de transition tels que le Ti:saphir, l'alexandrite et le Cr:LiSAF. Ces cristaux sont les plus appropriés pour le développement de sources laser ultra-courtes avec une durée d'impulsion inférieure à 100 fs. Comparées aux autres sources de pompage, les LED combinent un ensemble unique de propriétés : elles sont aussi robustes et abordables financièrement que les lampes flash, avec la stabilité, la longue durée de vie et la fiabilité des semiconducteurs.L'objectif de ce travail est de démontrer les premiers amplificateurs laser femtosecondes pompés par LED. La première partie de ce manuscrit décrit l'état de l'art des lasers femtosecondes ainsi qu'un aperçu du projet de pompage par LED au Laboratoire Charles Fabry. Le cristal de Cr:LiSAF, qui a été choisi pour cette démonstration, est également présenté. La seconde partie de ce manuscrit regroupe les travaux expérimentaux qui ont été réalisés. Une première expérience démontre le premier amplificateur régénératif femtoseconde Cr:LiSAF pompé par LED, implémenté dans une chaîne femtoseconde en utilisant la technique d'amplification à dérive de fréquence (CPA) et fonctionnant à une cadence de 10 Hz. Une seconde expérience démontre le premier amplificateur multi-passages Cr:LiSAF pompé par LED fonctionnant à une cadence de 100 Hz, en utilisant une configuration « slab » originale.Ces travaux ouvrent la voie à une nouvelle génération de sources laser ultra-courtes présentant des propriétés uniques de robustesse, de faible coût et de simplicité.