Tesi: "Lasers à fibres"

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Guezennec, Tristan. "Sοurces paramétriques fibrées pοmpées par impulsiοns à fοrte dérive de fréquence : Ρerfοrmances et dynamique". Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMR074.

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Abstract (sommario):

L'utilisation de la spectroscopie Raman cohérente dans divers domaines scientifiques a motivé la conception de sources optiques multi-longueur d'onde. Dans ce contexte, le développement d'amplificateurs paramétriques fibrés à dérive de fréquence (FOPCPAs), puis d'oscillateurs paramétriques fibrés à dérive de fréquence (FOPCPOs) a permis la génération d'impulsions ultra-courtes, énergétiques et accordables. Ces travaux de thèse portent sur l'étude de FOPCPOs suivant deux axes principaux : la montée en énergie de ces sources, avec ici une production d'impulsions portant plus de 1 µJ à cadence élevée, et l'étude de la dynamique de ces sources. Une comparaison avec un FOPCPA démontre ainsi l'intérêt des FOPCPOs, générant un train d'impulsions moins bruité qu'un FOPCPA équivalent. Ces travaux ouvrent ainsi la voie à l'intégration de ces sources, permettant d'envisager l'utilisation de ces sources hors du laboratoire, mais aussi au développement de nouvelles méthodes de spectroscopie Raman de part la grande diversité de régimes qu'il est possible d'obtenir à partir de ces architectures
The use of coherent Raman spectroscopy in various scientific fields has led to the design of multi-wavelength optical sources. In this context, the development of fiber optical parametric chirped-pulse amplifiers (FOPCPAs), the fiber optical parametric chirped-pulse oscillators (FOPCPOs), has enabled the generation of ultrafast, energetic and tunable pulses. This thesis work focuses on the study of FOPCPOs along two main axes: the energy scaling of these sources, with here the production of pulses carrying more than 1 µJ at high repetition rate, and the study of the dynamics of these sources. A comparison with a FOPCPA demonstrates the benefits of FOPCPOs, which tend to generate a less noisy pulse train than an equivalent FOPCPA. This work pavs the way for the integration of these sources, enabling them to be used outside of the laboratory, and also for the development of new Raman spectroscopy methods, thnaks to the wide range of regimes that can be obtained from these architectures

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Guionie, Marie. "Lasers à fibres bifréquences bipolarisations : stabilisation et montée en fréquence du battement". Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S059.

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Abstract (sommario):

Cette étude porte sur les lasers à fibres bifréquences bipolarisations. Le contrôle de la différence de fréquence de ces lasers représente un enjeu important en photonique microonde. En effet, maîtriser le battement permettrait la réalisation de sources compactes et à faible bruit visant des applications de métrologie ou télécom. Nous travaillons ici sur des sources émettant à 1,5 μm, de type DFB ou DBR, soit dopés Er soit co-dopés Er-Yb. Ils présentent une fréquence de battement d'environ 1 GHz pour les DFB, et 100 MHz pour les DBR. Les objectifs de la thèse ont été, d'abord de stabiliser le battement, puis d'explorer différentes méthodes pour modifier la biréfringence de la fibre et ainsi accroître la fréquence de battement. Nous avons d'abord utilisé la méthode de stabilisation par boucle à verrouillage de phase pour asservir le battement sur une fréquence de référence. En nous servant de la diode de pompe comme actuateur, nous avons réussi à stabiliser des battements entre 300 MHz et 10 GHz pendant plusieurs jours. Ensuite, nous avons mis en place une méthode de stabilisation par réinjection optique décalée en fréquence. Un modèle théorique basé sur des équations-bilan couplées a été utilisé et a permis de retrouver les observations expérimentales. En stabilisant le battement sur une référence extérieure, différents régimes dynamiques ont été observés. Dans la zone stable, on réduit le bruit de phase jusqu'à −100 dBc/Hz à 1 kHz de la porteuse. Puis, nous avons couplé le montage de la réinjection optique a une ligne à retard, afin de stabiliser efficacement le battement sur lui-même. Enfin, nous avons étudié plusieurs pistes pour augmenter la fréquence de battement des lasers DBR pour répondre aux besoins des applications. Nous avons pu suivre en temps réel la modification de biréfringence photo-induite par un faisceau UV. Nous avons aussi étudié une méthode de modification réversible de la biréfringence, en exploitant l'effet élasto-optique. Quelque soit la méthode employée, nous avons observé un accroissement de la fréquence de battement depuis 100 MHz jusqu'à plus de 10 GHz dans le meilleur des cas
This work is about dual-polarization dual-frequency fibers lasers. The control of the frequency difference of these lasers is a major challenge in microwave photonics. Controlling the beat frequency could allow compact and low-noise sources, in order to develop applications in metrology or telecom. Here, we focus on 1.5 μm sources, in either DFB or DBR configurations, made of Er-doped or co-doped Er:Yb silica fibres. Their beat frequency is about 1 GHz for DFB lasers, and 100 MHz for DBR lasers. This thesis investigates several methods to stabilize the beat note, then to modify the fiber birefringence, to increase the beat frequency. First, an optical phase-locked loop method is used to lock the beat note on a frequency reference. By using the pump diode as an actuator, we have successfully stabilized beat frequencies between 300 MHz and 10 GHz for days. We then study a stabilization method by frequency-shifted optical feedback. A theoretical model based on rate equations model is used and allows to retrieve the experimental observations. We observe different dynamical regimes by locking the beat note on a reference frequency. In the stable area, we reduce the phase noise to −100 dBc/Hz at 1 kHz from the carrier. Next, we have mixed the set-up of the injection-locking to a delay line, in order to effectively stabilize the beat note on itself. Finally, various approaches have been explored to increase the beat frequency of DBR lasers, to the needs of applications. It has been possible to continuously monitor the impact of a UV beam on the fiber birefringence. We also studied a method for reversible modification of the birefringence, exploiting the elasto-optical effect. Regardless of the method used, we observed an increase in the beat frequency from 100 MHz to more than 10 GHz in the best case

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Magne, Sylvain. "Etat de l'art des lasers à fibre : étude d'un laser à fibre dopée ytterbium et spectroscopie laser de fibres dopées". Saint-Etienne, 1993. http://www.theses.fr/1993STET4027.

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Abstract (sommario):

Cette thèse montre l'intérêt de l'amplification optique et des lasers à fibres dopées par des ions de terres-rares pour l'instrumentation et les capteurs à fibres optiques. Nous détaillons les avantages et les inconvénients d'une telle technologie placée dans son contexte d'optique intégrée, ainsi que ses perspectives d'utilisation. Apres rappel de la théorie de la propagation guidée dans les fibres optiques, les technologies permettant de réaliser des fibres optiques dopées sont décrites. Une étude comparative des méthodes d'analyses de préformes et de fibres dopées permettant de déterminer leurs profils de guidage et de dopage est également présentée. Le comportement amplificateur des fibres optiques dopées est ensuite décrit théoriquement en insistant sur les limites fixées par l'élargissement inhomogène de la transition laser. L'évolution du gain intégré de la fibre est mise en évidence en fonction des paramètres influants (longueur, rayon de dopage. . . ) en soulignant l'intérêt d'un rayon de dopage optimisé. Le seuil d'accrochage du laser est modélisé par des équations et des abaques sans dimension déterminant la longueur de fibre optimale en fonction des pertes de la cavité laser. La conception générale du laser à fibre est ensuite synthétisée et les technologies des composants d'optique intégrée adaptés à la fibre amplificatrice le constituant sont comparées. Les techniques expérimentales concernent principalement l'étude de l'accordabilité par excitation sélective de sites et de la limitation du gain par émission stimulée sur la transition de pompage induisant une absorption résiduelle non saturable ; l'étude des effets de transferts dans les fibres dopées par luminescence coopérative : l'étude d'un procédé de changement de valence par irradiation y conduisant à une réduction des ions uranium placés en matrice verre fluoré (zblan) ; la démonstration d'un effet laser à trois niveaux, fonctionnant en régime continu et en contre-réaction externe par réseau

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Gapontsev, Denis Valentinovitch. "Fiber Raman lasers and amplifiers and their applications". Thesis, Imperial College London, 1999. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.322403.

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Didierjean, Julien. "Etude thermique des cristaux lasers, Réalisation de lasers à fibres monocristallines". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00417564.

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Abstract (sommario):

Les systèmes lasers solides s'imposent de plus en plus dans de nombreuses applications de la lumière laser. L'évolution rapide des diodes laser de pompe vers des systèmes de plus en plus puissants et compacts permet d'espérer une montée en puissance de ces systèmes. Néanmoins, cette montée en puissance est limitée par la résistance des milieux amplificateurs aux fortes puissances de pompe. Les cristaux massifs habituellement utilisés dans ces systèmes sont en particuliers limités par d'importants effets thermiques. De nouvelles architectures ont été développées pour tenter de résoudre cette difficulté, mais aucune ne permet aujourd'hui de combiner simplicité, forte puissance moyenne, et forte puissance crête. Les travaux que nous présentons sont répartis sur deux axes de recherche. Notre premier objectif est de mieux comprendre les effets thermiques dans les cristaux laser. Notre deuxième objectif est de mettre au point un nouveau milieu laser ayant le potentiel de dépasser les limites actuelles. Nous avons mis en place d'un banc de caractérisation thermique complet, permettant de caractériser de mesurer la conductivité thermique et le coefficient thermo-optique des matériaux laser, en condition d'utilisation, sans nécessiter de données extérieures issues de la bibliographie. Nous présentons quelques exemples d'utilisations pratiques de ce banc. En collaboration avec l'entreprise Lyonnaise Fibercryst, nous avons également développé un nouvel concept laser, le laser à fibre monocristalline, alliant les avantages de la géométrie des lasers à fibre en silice et les qualités intrinsèques des cristaux massifs. Nous présentons la caractérisation des fibres obtenues par croissance micro-pulling down, ainsi que leurs résultats laser. Nous montrons que ces milieux sont très prometteurs pour la réalisation de laser alliant forte puissance moyenne et forte puissance crête.

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Delevaque, Eric. "Contribution à l'étude de composants actifs à fibre de silice dopée aux ions de terres rares". Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10040.

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Abstract (sommario):

Cette these traite de l'etude du comportement de composants a fibre de silice dopee aux ions de terres rares. Les fibres dopees sont particulierement attractives comme milieu amplificateur: elles permettent des gains d'amplification superieurs a 40 decibels avec des moyens de pompage compatibles avec la technologie des diodes laser semi-conducteur. Les composants etudies sont: l'amplificateur, le laser et la source superluminescente. Des experiences ont permis de montrer qu'une fraction des ions de terre rare dans les fibres se presente sous forme d'agregats de quelques ions. Ceci constitue un des points fondamentaux de cette etude. Un modele analytique est propose. Sa conception simple a permis la description du comportement des composants et une approche quantitative simplifiee de leur optimisation. Les coupleurs selectifs en frequence sont une des deux innovations technologiques experimentees. Ils ont permis le developpement de l'amplificateur a 1. 55 microns et de la source superluminescente a fibre dopee a l'erbium. Les reseaux de bragg photo-inscrits constituent la seconde innovation. Leurs possibilites ont ete testees sur un laser a fibre dopee au neodyme emettant a 1. 08 microns.

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Xu, Mengrong. "Advances in hollow core fibres and application to mid-infrared fibre gas lasers". Thesis, University of Bath, 2018. https://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.760959.

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Abstract (sommario):

Anti-resonant hollow core fibre is a new kind of optical fibre waveguide in which light is trapped in a hollow core surrounded by the capillary formed microstructured cladding. This fibre exhibits high damage threshold, low dispersion and ultra-low nonlinearity with relatively low loss of a few tens of dB/km. Its intrinsic feature of multimode delivery limits the applications with high requirements of single mode transmission. In my thesis, I demonstrate how the design of hollow core fibre can be improved with single mode guidance. S2 imaging measurement was used to analyse the mode content of the solid core fibres. In my research, I established S2 measurement to measure the mode contents in hollow core fibres for the first time. Two hollow core fibres with 8 capillaries and 7 capillaries in their claddings were fabricated in same fashion and showed differences in low attenuations. By comparing the mode contents in both of the fibres via S2 imaging measurement, 7-capillary HCF was demonstrated to give better performance on single mode guidance. Among the applications of the HCF, the property of delivering high power in HCF makes the gas filled HCF laser possible. In my research, a continuous-wave mid-infrared acetylene filled hollow core laser was built with a slope efficiency of 33% and an output power of over 1 watt at the wavelength region of 3.1~3.2 μm. The pump source is an Erbium-doped fibre amplified tunable laser diode which works at C-band wavelength. The fibre without the gain medium has two transmission bands with low attenuation of 0.037 dB/m and 0.063 dB/m at pumping and lasing wavelengths respectively. This laser system works in either cavity-based configuration or single pass ASE configuration. The latter configuration shows a better performance in high output power and high slope efficiency. The optimized laser system was studied experimentally with the proper fibre length and gas pressure. This laser system could be extended to be filled with other molecules to longer wavelengths and has potential for high power output.

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Sakr, Hesham. "Towards mid-infrared fibre lasers : rare earth ion doped chalcogenide glasses and fibres". Thesis, University of Nottingham, 2016. http://eprints.nottingham.ac.uk/33338/.

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Abstract (sommario):

This Project is aimed at developing rare earth ion doped chalcogenide glasses targeting mid-infrared (MIR) fibre lasers, emitting in the wavelength region 4 - 5 μm. The work reported in this thesis has two objectives: (i) a study of the Ge-As-In-Se glass system when doped with a single species of rare earth (RE) ions, i.e. praseodymium (Pr3+) or cerium (Ce3+), or when co-doped with two rare earth ion species: Pr3+ and Ce3+, and (ii) a study of the effect of replacing a gallium (Ga) additive with an indium (In) additive on the physical and optical properties of the undoped and Pr3+ doped Ge-As-(Ga/In)-Se glasses and fibres. The MIR, i.e. 3 - 25 μm wavelength, offers to advance many photonics areas including bio-medical imaging spectroscopy for human tissue sensing in vivo for early cancer diagnosis. Low loss RE-ion doped MIR fibre lasers are potential pumps for MIR supercontinuum generation (SCG) sources for a compact MIR broadband device. Also, MIR fibre narrowband lasers offer potential new wavelengths for laser medical surgery. To date, there are no MIR rare earth ion doped glass fibre lasers emitting at wavelengths ≥ 4 μm. Selenide (Se)-based glasses, a member of the chalcogenide glass family, are known for their wide transparency up to 12 μm and good rare earth ion solubility. In the Project, an additive to the Ge-As-Se glass system of indium or gallium is considered to help decluster the rare earth ions and increase their solubility in the as-prepared Pr3+ doped Ge-As-(Ga/In)-Se glasses. However, an indium additive is concluded here to achieve a lower rare earth ion solubility limit than that obtained using the equivalent gallium additive in the Ge-As-(Ga/In)-Se glass systems. On the other hand, the photoluminescent intensity is concluded here to be approximately doubled when using an indium additive in Pr3+ doped Ge-As-In- Se, compared to the analogous gallium glasses. Furthermore, the decay lifetime, at the same emission wavelength of 4.7 μm, is found to be longer in the Pr3+ doped Ge-As-In-Se glasses when compared to the Pr3+ doped Ge-As- Ga-Se glasses. Overall, for a singly-doped Ge-As-In-Se glass system, Pr3+ offer wide photoluminescence spectral emission in the range 3 - 6 μm, which promotes this type of glass fibre as an active source for MIR laser emission in the target range of 4 - 5 μm. However, the photoluminescent decay lifetime, at 4.7 μm, of Pr3+ doped Ge-As-In-Se is concluded to decrease substantially with the number of thermal processes invoked to fabricate the glass-based fibres; a lifetime of 7 - 9 ms measured on the as-prepared fibres is compared to the decay lifetime of 9 - 10.1 ms that were found in the bulk glasses. Alternatively, the addition of Ce3+ in the Ge-As-In-Se glass system is concluded to offer a larger absorption cross-section than that of the Pr3+ in the wavelength range 3.5 - 5 μm. Co-doping the Pr3+ / Ce3+ in Ge-As-In-Se in order to enhance the MIR photoluminescence emission in the range 3 - 6 μm is also investigated. It is concluded that rare earth ions, in particular Ce3+ and / or Pr3+, doped chalcogenide glass fibres based on the Ge-As-In-Se glass system, developed through this Project, are strong candidates towards achieving MIR fibre lasers.

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Nguty, T. A. "Light sensitive optical fibres". Thesis, University of Salford, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.360457.

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Scurria, Giuseppe. "High power 2 μm fiber laser for mid-infrared supercontinuum generation in fluoride fibers". Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0342.

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Abstract (sommario):

Le développement de sources optiques ayant une forte brillance et un large spectre est nécessaire pour différentes applications telles que les contremesures optroniques, les systèmes LIDAR et la spectroscopie. Ce travail de thèse est consacré à l'étude de la génération de supercontinuum de forte puissance dans le domaine spectral allant de 2 à 5 μm. Un laser à fibre dopé thulium, émettant à 2 μm, a été réalisé et caractérisé en régimes continu, déclenché et à verrouillage de modes déclenchés. En régime continu, une puissance de 45 W a été atteinte avec un rendement différentiel de 58%. L'intégration de deux embouts en quartz fondu, fusionnés aux extrémités de la fibre active, a permis une amélioration drastique du contrôle de la température et de la stabilité générale du système dans tous les régimes de fonctionnement précédemment mentionnés. En régime combiné, de verrouillage de modes déclenchés, la puissance moyenne maximale en sortie de laser était de 40 W à une fréquence de déclenchement de 150 kHz. Pour une puissance moyenne en sortie de 20 W et une fréquence de déclenchement de 50 kHz, l'impulsion verrouillée la plus énergétique avait une énergie de 88 μJ et une puissance crête estimée de 60 kW. Dans tous les régimes de fonctionnement mentionnés, le facteur de propagation du faisceau M2 était proche de la limite de diffraction avec une excellente valeur de 1,1. Le faisceau de ce laser fibré a été utilisé pour pomper des fibres optiques en fluorure pour la génération de supercontinuum dans le domaine spectral de 2 à 5 μm. Les travaux expérimentaux ont été focalisés sur les matériaux en fluorure que sont le ZBLAN et le fluorure d’indium (InF3). Avec la fibre en ZBLAN, plus de 10 W ont été générés sur l'ensemble du domaine spectral avec une limite supérieure de domaine spectrale allant jusqu'à 4,4 μm. L'efficacité de conversion du supercontinuum a été mesurée à 35%, 28%, 15% et 8% pour un faisceau généré de longueur d'onde supérieure à 2,15 μm, 2,65 μm, 3,1 μm et 3,5 μm, respectivement. Concernant la fibre en InF3, la réalisation d'un nouveau système d'injection (combinant une fibre ZBLAN large coeur et un coupleur commercial fibre à fibre) a permis d'atteindre une grande stabilité thermo-mécanique de la fibre pendant les expériences à haute puissance. La génération de supercontinuum dans cette fibre s'est concrétisée par un faisceau de sortie dont le spectre atteignait la longueur d'onde de 4,7 μm et une puissance de 7 W sur l'ensemble du domaine spectral. À notre connaissance, ceci est le premier faisceau supercontinuum, ayant une puissance de l'ordre de quelques watts, généré dans une fibre en InF3 pompée par un oscillateur unique
High brightness and broad spectrum optical sources in the mid-infrared (mid-IR) are promising for different applications such as optronic countermeasures, LIDAR systems and spectroscopy. This thesis research work is dedicated to the investigation of high power supercontinuum generation in the 2-5 μm range. A thulium-doped fiber laser emitting at 2 μm has been built and characterized in continuous wave, Q-switching and Q-switched mode-locking regime. In continuous wave operation, as much as 45 W have been reached with a slope efficiency of 58%. The implementation of two fused-quartz end-caps fusion spliced at the extremities of the active-fiber improved the thermal management and the overall stability of the entire system in all mentioned regimes of operation, allowing for higher pump powers. In Q-switched mode-locking, the maximum average output power level was 40 W, for a Q-switch repetition rate of 150 kHz. At the average output power level of 20 W and 50 kHz of Q-switch repetition rate, the most energetic mode-locked pulse had an energy of 88 μJ and an estimated peak power of ~60 kW. In all the mentioned operation regimes, the measured beam parameter M2 of the fiber laser was 1.1, close to the diffraction limit. This laser has been used to pump fluoride optical fibers (ZBLAN and InF3) for supercontinuum generation in the 2-5 μm range. In ZBLAN, more than 10 W in all spectral bands have been obtained, with an output spectrum extending up to 4.4 μm. A conversion efficiency of 35%/28%/15%/8% has been measured for wavelengths longer than 2.15 μm/2.65 μm/3.1 μm/3.5 μm, respectively. For the InF3 fiber, a new design of an injection system, consisting of a large core diameter ZBLAN optical fiber and a commercial fiber-to-fiber coupler, allowed to enhance the thermo-mechanical stability of the fiber. The supercontinuum radiation generated in InF3 showed an output spectrum spanning up to around 4.7 μm with an output power level of 7 W in all spectral bands. To the best of our knowledge, this was the first Watt-level supercontinuum radiation in an InF3 fiber pumped by a singleoscillator

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Boskovic, Aleksandra. "Short pulses and optical nonlinearities in fibres". Thesis, Imperial College London, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.244282.

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Colliard, Léo. "Structuration de fibres optiques par laser femtoseconde". Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2024. http://www.theses.fr/2024COAZ5047.

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Abstract (sommario):

Dans un contexte technologique où les systèmes photoniques embarqués sont de plus en plus présents, structurer et fonctionnaliser les fibres optiques sur des échelles arbitraires est un enjeu majeur. Parmi les nombreuses plateformes technologiques permettant la fabrication de composants photoniques, l'inscription par laser femtoseconde, à travers sa capacité à modifier de façon permanente des milieux transparents à trois dimensions et à des échelles sub-micrométriques, apparaît comme un candidat de choix pour la structuration et la fonctionnalisation des fibres optiques. Pour répondre à cet enjeu, l'objectif de cette thèse est double. Premièrement, une plateforme d'inscription a été développée afin de concevoir des microstructures distribuées au sein de fibres optiques sur des distances arbitraires allant jusqu'à plusieurs mètres. Deuxièmement, une seconde plateforme a été mise en place afin d'étudier les dynamiques d'accumulation thermique induites par laser dans des fibres de silices contenant des nanoparticules de lanthane, dans un objectif de contrôler finement les propriétés de rétrodiffusion de ces fibres optiques. Ce manuscrit présente, dans un premier temps, les phénomènes physiques en jeu lors de l'interaction laser-verre avant de détailler les aspects liés au développement des plateformes d'inscription. La conception de structures distribuées métriques est abordée à travers l'étude de modification d'indice de réfraction dans des fibres de silice de différentes photosensibilités. Dans un second temps, l'écriture de guides d'onde et leurs caractéristiques intrinsèques y sont présentées ainsi que l'évolution de ces caractéristiques en fonction des différentes compositions chimiques des fibres optiques. Enfin, l'étude des mécanismes de chauffage par irradiation laser est discutée à travers la structuration par laser de fibres optiques contenant des nanoparticules de lanthane. Le comportement de ces nanoparticules et leur changement de caractéristiques sous irradiation laser ouvrent la voie à la possibilité de contrôler localement et réversiblement les propriétés de rétrodiffusion de fibres optiques
In a technological context of designing embedded photonic systems, structuring and functionalizing optical fibers on arbitrary scales appears as a major challenge. Among the existing technological platforms used for photonic components fabrication, femtosecond direct-laser-writing, via its capacity to locally and permanently modify transparent media at sub-micro scale, emerges as a suitable candidate for optical fiber structuring. To answer this stake, the aim of this thesis is twofold. First, a direct-laser-writing platform is developed to design meters-long distributed microstructures inside silica optical fibers. Second, another platform is settled to study laser-induced heating accumulation processes in nanoparticles-doped optical fibers in order to engineer the backscattering properties of such optical fibers.This manuscript sets forth, in the first instance, the involved physical phenomena during laser-glass interaction before describing the development for laser-writing platforms. Secondly, the design of distributed meters-long structure is approached through the study of the photoinduced refractive index modification inside various photosensitive optical fibers. The laser-written waveguides and their characteristics are featured as well as the evolution of these characteristics regarding the chemical composition of the fiber. Finally, the laser-induced heating mechanisms in the lanthanum nanoparticles-doped fiber are discussed. The behavior of these nanoparticles and the modification of their characteristics under laser irradiation pave the way to a local and reversible engineering of the backscattering properties of optical fibers

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Lacey, Jonathan Paul Roderic. "Photosensitive gratings in optical fibres". Thesis, University of Cambridge, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.240825.

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McStay, Daniel. "Photosensitive effects in optical fibres". Thesis, Open University, 1989. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.258953.

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Boullet, Johan. "Lasers à fibres à profil de gain discretisé adaptés à l'émission de fortes puissances". Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/489456e1-d299-4816-8e25-c1cdf48c69f9/blobholder:0/2006LIMO0056.pdf.

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Abstract (sommario):

Ce mémoire présente les premières démonstrations expérimentales de combinaison cohérente en champ proche et en champ lointain dans des lasers à fibre à profil de gain discrétisé. Ces architectures permettent de repousser le seuil d’apparition des effets non-linéaires, limites fondamentales de la montée en puissance. Deux architectures sont étudiées théoriquement et expérimentalement : La première est construite autour d’une fibre à deux coeurs parallèles dopés ytterbium, localement couplés par fusion étirage. Nous démontrons la combinaison cohérente par voie interférométrique de 96% de la puissance laser sur le mode fondamentale gaussien d’un des coeurs. La seconde architecture proposée est bâtie autour d’une fibre à deux coeurs concentriques couplés tout au long de la fibre, de large section dopée de 385μm2, permettant une absorption de la puissance de pompage de 10W/m. La combinaison cohérente des rayonnements sur le seul coeur central a été démontrée avec une efficacité de 90%
We report in this manuscript on the first experimental demonstrations of coherent combining, in the near and far fields, in discretized gain profile fiber laser. These architectures allow to push back the threshold of non linear effects, fundamental limits for power scaling of fiber lasers. Two architectures are theorically and experimentally studied : the first one is built around a two parallel, ytterbium doped cores, locally coupled by fusion-stretching. We demonstrate the coherent combining, by use of an interferometric method of 96% of the total output power on the fundamental Gaussian beam of one core. The second architecture that we propose is built around a two concentric core fiber, whose cores are coupled all along the fiber. Its large doped area (385μm2) allows an efficient pump absorption of 10W/m. Coherent combining of radiations on the central core was demonstrated with an efficiency of 90%

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Dritsas, Ioannis. "Stochastic modelling and simulation-based optimization of specialty fibres for high power fibre lasers". Thesis, City University London, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.446447.

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Sperber, Tom. "Control of light in a disordered medium with gain : wavefront-shaping the pump in fiber amplifiers and fiber lasers". Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS366.

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Abstract (sommario):

L'émergence récente des techniques de façonnage spatial a démontré la possibilité de contrôler la propagation de la lumière à travers des milieux désordonnés, telles que des fibres multimodes. Le cas particulier d'une fibre multimode à gain présente une complexité supplémentaire, car la pompe, elle-même multimode, peut agir sur le signal dans des profils d'amplification spatialement complexes. Le gain hétérogène résultant est donc équivalent à un processus de diffusion non unitaire. Ces systèmes peuvent trouver leur applications plusieurs domaines, notamment les communications optiques, les lasers à fibre de haute puissance, et les lasers aléatoires. Dans ce travail, nous considérons une fibre multimode dopée par un élément de terre rare et pompée par une pompe cohérent dont le faisceau passe par un schéma de mise en forme de front d’onde. Cette architecture nous permet de configurer la composition modale de l’excitation dans la fibre. Nous explorons la possibilité d'exploiter les degrés de liberté ainsi offerts dans le pompage pour contrôler le signal en sortie. Un modèle théorique et son implémentation numérique permettent de quantifier les degrés de contrôle réalisable, tout en révélant les mécanismes fondamentaux qui les limitent. Dans une configuration d’amplificateur, les expériences ont permis de valider les prédictions du modèle en montrant un effet significatif du façonnage de la pompe sur le speckle à la sortie de l’amplificateur. Dans une configuration de la cavité d'effet laser, les travaux expérimentaux ont démontré la capacité du schéma de modulation de favoriser les modes laser choisis
The recent advent of wavefront-shaping techniques has demonstrated the ability to control the propagation of light through a broad range of complex media, amongst them multimode fibers. The case of a multimode fiber which is also a gain medium presents increased complexity, since the pump beam, in itself multimode, may act upon the signal light in speckle-like spatial profiles of amplification. The resulting heterogeneous gain may be viewed as analogous to a non-unitary scattering process. Interest in the study of such systems has recently risen in several domains, such as optical communications, high-power fiber lasers, and random lasers. In this work, we consider a multimode fiber doped by a rare-earth element, and pumped by a coherent pump beam that passes through a wave-front shaping scheme, rendering the modal composition of the excitation within the fiber configurable. We explore the possibility of harnessing the degrees of freedom thus offered in the pumping, for controlling the output signal of such a gain system. A theoretical model and its implementation as a numerical solver serve to quantify the degree of achievable control, as well as providing insights into the fundamental mechanisms limiting it. In an amplifier configuration, the experimental work successfully validated the model’s predictions by showing a significant effect of the wave-front shaping of the pump upon the speckle at the amplifier’s output. In the lasing cavity configuration, the experimental work demonstrated the ability of the pump modulation scheme to influence the lasing emission, in particular to favor or suppress chosen lasing modes

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Jiang, haifeng. "Développement de liens optiques ultra-stables pour le transfert de fréquences à longues distances". Paris 13, 2010. http://www.theses.fr/2010PA132010.

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Abstract (sommario):

Le transfert des fréquences ultra-stables entre laboratoires distants est requis par de nombreuses applications concernant la métrologie temps/fréquence, la physique fondamentale, les accélérateurs de particules et l'astrophysique. Cette thèse décrit le développement de liaisons optiques ultra-stables sur des distances de 86 à 300 km. L'objectif à long terme est de développer des liens optiques de 1000 km environ afin de relier les principaux instituts nationaux de métrologie en Europe. Le lien optique est basé sur le transfert de la phase optique d'un laser ultra-stable de longueur d'onde 1542 nm par une fibre optique du réseau de télécommunications. Pour cela ont été développés des lasers stabilisés sur cavité Fabry-Perot et sur fibre optique. L'instabilité relative des lasers stabilisés sur cavité est de l’ordre de 10-15 pour un temps d'intégration de 1 s. Les lasers stabilisés sur fibre sont robustes, compacts, simples, accordables et leur bruit de fréquence est comparable à celui des lasers stabilisés sur cavité pour des fréquences supérieures à quelques dizaines de Hertz. Les liens optiques ont d'abord été démontrés sur 86 km et 172 km en utilisant des fibres dédiées reliant les laboratoires LNE-SYRTE et LPL. L'instabilité relative de fréquence obtenue était de l'ordre de 10-19 pour des temps d'intégration de 104 s. Pour des distances plus grandes, le signal ultra-stable est transféré directement sur le réseau Internet en utilisant un canal de fréquence dédiée, par la technique de multiplexage en longueur d’ondes. Un lien multiplexé a ainsi été démontré sur une distance de 300 km, avec une instabilité relative de fréquence au même niveau qu’avec des fibres dédiées
The transfer of ultra-stable frequencies between distant laboratories is required by many applications in time and frequency metrology, fundamental physics, particle accelerators and astrophysics. This thesis describes the development of ultra-stable optical links over distances from 86 km to 300 km. The long-term objective is to connect the main European National Metrology Institutes with optical links extending up to 1000 km. The optical link is based on the transfer of the optical phase of an ultra-stable laser emitting light of wavelength 1542 nm through an optical fiber of the telecommunication network. For that purpose, ultra-stable cavity-stabilized lasers and fiber-stabilized lasers have been developed. The fractional instability of cavity-stabilized laser is approximately 10-15 at 1s integration time. The fiber-stabilized lasers are robust, compact, simple, tunable and their frequency noise is comparable to that of the cavity-stabilized laser for Fourier frequencies higher than a few tens of Hertz. Optical links were first demonstrated on 86 km and 172 km using dedicated fibers connecting the laboratories LNE-SYRTE and LPL. Fractional frequency instability in the range of or below 10-19 at 104 s integration time has been obtained. For larger distances, the ultra-stable laser signal is transferred on the Internet network simultaneously with the data traffic but on a dedicated frequency channel, using wavelength division multiplexing. Multiplexed links were demonstrated over distances up to 300 km, with fractional frequency instabilities at the same level or better than with dedicated fibers

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Holmes, Melanie Jane. "Design of non-linear optical fibres". Thesis, University of Cambridge, 1992. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.259441.

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Morgan, R. D. "Bend loss in monomode optical fibres". Thesis, Heriot-Watt University, 1991. http://hdl.handle.net/10399/785.

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Roy, Aude. "Architectures de sources lasers blanches à fibres optiques microstructurées actives". Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/4aaca4ba-e8fe-4494-9e83-92ff7575d558/blobholder:0/2008LIMO4035.pdf.

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Abstract (sommario):

Actuellement, les sources supercontinuum compactes et à bas coût, émettant dans le domaine du visible, associent une fibre microstructurée à un microlaser pulsé. Dans ces systèmes, la densité spectrale de puissance émise dépasse rarement la dizaine de µW/nm. Une solution à ce problème est d’exploiter l’amplification optique. Un nouveau de concept de fibre optique microstructurée non linéaire active à gaine d’air a été développé optimisant le guidage d’une pompe multimode dans la gaine interne tout en conservant un cœur assurant la création d’un élargissement spectral sous pompage nanoseconde à 1064 nm. Des architectures amplificateurs et lasers ont été développées à partir de la fibre optique fabriquée. Les résultats obtenus valident le principe proposé
Currently supercontinuum sources, which are compact, low-cost and emitting in the visible, combine microstructured fiber to a pulsed microlaser. In these systems, the spectral power density rarely exceeds ten μW/nm. A solution to this problem is to exploit the optical amplification. A new concept of nonlinear active air/silica microstructured optical fiber with an air cladding was developed optimizing the guidance of a multimode pump in the internal cladding while a core ensuring the creation of a spectral enlargement under 1064 nm nanoseconde pulsed pumping. A prototype of this optical fiber then was manufactured. Amplifiers and lasers architectures have been developed from the optical fiber. The results validate the proposed principle

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Guiraud, Germain. "Développement de sources laser à fibres dopées ytterbium haute puissance, monofréquence et à bas bruit d'intensité". Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0648.

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Abstract (sommario):

Les sources laser à fibre, haute puissance et de faible largeur spectrale sont de plus en plus utiles pour des applications à la fois industrielle et scientifique. Cependant, le développement de ces sources est limité par les seuils d’apparition d’effets non-linéaires tels que la Diffusion Brillouin Stimulée (DBS) du fait d’un fort confinement de la lumière dans le coeur de la fibre. Un premier amplificateur en régime monofréquence de puissance moyenne égale à 50W a été développé à partir d’une diode laser signal de 50 mW. L’étude du bruit d’intensité sur cet amplificateur a montré que l’utilisation de fibres standards (diamètre de coeur < à 20μm) jusqu’à 50W est limitée par l’apparition du phénomène de DBS se traduisant par une dégradation du bruit d’intensité. Pour s’affranchir de ces effets non-linéaires, une solution réside sur l’utilisation de fibres à large aire modale (LMA) dont les diamètres des coeurs est égale à plusieurs dizaines de microns. Les fibres LMA présentent un recouvrement [coeur dopé / onde de pompe] optimisé conduisant à une réduction de la longueur du milieu à gain. Par cette stratégie de la diminution du confinement spatial du faisceau avec une diminution de la longueur d’interaction, le seuil d’apparition des effets non-linéaires est repoussé. Mais paradoxalement, cette stratégie va induire une nouvelle limitation non-linéaire, non plus en termes de puissance crête mais de puissance moyenne. En effet, les coeurs multimodaux des fibres LMA, couplés à une charge thermique par unité de longueur forte (pour une puissance de moyenne de sortie équivalente) vont induire l’apparition d’effets non-linéaires en puissance moyenne : les Instabilités Modales (IM) et la Dégradation Modale de la Fibre (DMF). Ce sont donc les stratégies usuelles utilisées pour repousser les effets non-linéaires qui ont conduit à l’avènement de ces nouveaux effets délétères. Un système d’asservissement du bruit d’intensité efficace (suppression > 30 dB) sur une bande passante d’1MHz permet de supprimer le bruit en excès des diodes de pompe
High power, narrow linewidth fiber lasers are useful for both industrial and scientific applications. Nevertheless, nonlinear effects like Stimulated Brillouin Scattering (SBS) are main limitations of these laser sources due to high power in fiber core. A first amplifier in single-frequency operation with 50W of output power from a laser diode seeder of 50 mW was developed. Study of intensity noise on this amplifier developed with standard fiber (core diameter less than 20 μm) showed that SBS leads to a degradation of noise properties of the laser. The use of large mode area (LMA) fibers is a solution for suppressing nonlinear effects with core diameters bigger than several tens of microns. LMA fibers show an overlap between doped core and pump wave optimized leading to a reduction of gain medium length. This strategy permits to increase nonlinear effect threshold. Second step of high power amplifiers with LMA fibers allows to obtain 100W in single-frequency regime without DBS. LMA fiber used have a core diameter equals to 40μm. Power scaling from 100W to 200W highlights a new limiting non-linear effect: Fiber Modal Degradation (FMD). Indeed, multimodal cores of these fibers, coupled to high thermal load lead to non-linear effects like Modal Instabilities (IM) and FMD. FMD effect, first described by Ward et al in 2016, is a thermo-optic effect characterized by a beam quality degradation with power transfer from fundamental mode to high order modes. Furthermore, a decrease of output power, synonym of guidance loss of fundamental mode in gain medium is observed. Unlike well-known effect IM, this phenomenon doesn’t act like a threshold phenomenon. In fact, transitory regime in association with FMD is longer than IM caused by photodarkening dynamic. In our study, beam quality at the output of the fiber was degraded after several tens of hours at 200W. For understanding this effect, a photodarkening effect study both in continuous wave (CW) and pulsed regime was carried out. This study shows that for the first time a photodarkening and photobleaching equilibrium on high power amplifiers in pulsed regime. These thermo-induced effects threshold depends on thermal load and are different for both regimes: 120W for CW and 150W for pulsed regime. Finally, a study and a reduction of intensity noise based from a servo-loop were carried out on 100W amplifier. A 1MHz bandwidth with a 30 dB decrease of noise were demonstrated. These results allow to develop high power and low intensity noise lasers at industrial level”

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Yehouessi, Jean-Paul. "Modélisation et caractérisation de fibres de Bragg pixélisées pour application aux lasers intenses". Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10196/document.

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Abstract (sommario):

Ces travaux portent sur la réalisation de fibres optiques à très grandes aires effectives pour applications aux lasers intenses. Les applications possibles de ces fibres sont le transport ou la génération de puissants faisceaux lasers. En se basant sur la famille de fibre optique appelée : "fibre de Bragg pixélisée", nous avons introduit le concept de double conditions demi-onde appliquée au mode d’ordre supérieur afin d’augmenter les pertes des modes LP11, LP21, LP02. Le principe d’hétérostructuration quant à lui a permis d’accentuer les pertes des modes d’ordre supérieur grâce à un effet de fuite. Ainsi donc, nous avons réalisé une fibre ayant un diamètre de cœur de 48 µm qui a permis l’obtention d’un diamètre de mode de 40 µm à la longueur d’onde 1050 nm. Dans un second temps, une géométrie de gaine plus simplifiée est proposée. Cette nouvelle géométrie de gaine nous a permis d’accéder à des diamètres de modes allant de 47 µm à 69 µm dans le cas de fibre à bande interdite photonique toutes solides. Ce dernier résultat constitue un diamètre de mode record dans le cas des fibres de Bragg toutes solides
This work concern the design and the realization of large mode area fiber applied to high power laser. The goal of these fibers are the carrying and the generation of powerful beam laser. Based on special laser family called : "Pixaleted Bragg Fiber" we introduced the innovative concept of double half wave stack conditions applied to the higher order mode to increase the losses of LP11, LP21, LP02 modes. The principle of heterostructuration has been applied in order to increase losses of high order modes using the sieve effect. We succeeded in realizing a fiber with a core diameter of 48 µm, allowing mode field diameter of 40 µm at the wavelength 1050 nm. In the second time, cladding’s geometry has been simplified. This new generation of fiber gives us access to mode field diameter from 47 µm to 69 µm in the case of all solid bandgap fiber. This last result is up to now the highest mode field diameter produced for all solid bandgap fibers

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Delen, Xavier. "Amplificateurs laser à cristaux massifs pompés par diode : fibres cristallines Yb : YAG et cristaux Nd : YVO4". Phd thesis, Palaiseau, Institut d'optique théorique et appliquée, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00996931.

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Abstract (sommario):

Un grand nombre d'applications réclament des sources laser en régime impulsionnel toujours plus puissantes et énergétiques. Les progrès continus des technologies laser permettent non seulement d'améliorer les performances de l'outil laser mais aussi d'ouvrir la voie à de nouvelles applications. Cependant, l'augmentation de la puissance des sources laser est aussi accompagnée par une complexification des systèmes. Cette thèse porte sur l'étude d'amplificateurs laser de puissances qui se distinguent par la simplicité de leurs architectures : avec un ou deux passages dans le milieu laser. Dans la première partie, nous étudions le potentiel de la fibre cristalline Yb: YAG pompée par diode en tant qu'amplificateur. Les effets de confinement de l'intensité de pompe au centre de la fibre cristalline par guidage sont étudies théoriquement et expérimentalement. Deux expériences démontrent ensuite l'intérêt de la fibre cristalline Yb:YAG en tant qu'amplificateur de puissance de sources laser à fibres, l'une en régime femtoseconde et l'autre avec un laser mono-fréquence. Par ailleurs, nous explorons le potentiel de notre concept en régime de forte puissance. Une puissance de 250 W en oscillateur et une extraction de 100 W en amplificateur ont été obtenues avec une diode de pompe de 600 W. La deuxième partie traite de l'étude d'amplificateurs à base de cristaux de Nd:YVO4. Le dimensionnement de notre système est réalisé en s'appuyant sur une étude des propriétés du Nd:YVO4. L'amplificateur ainsi obtenu affiche des performances inédites qui se caractérisent par un très fort gain optique (40-60 dB) couplé à une forte extraction de puissance moyenne (10 à 15 W).

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Kneis, Christian. "Investigation of mid-infrared supercontinuum generation in soft-glass fibers from a Q-switched mode-locked 2 mm fiber laser". Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0135/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est dédiée à l’étude de la génération de supercontinuum (SCG) deforte puissance moyenne dans le domaine spectral entre 2 mm et 5,5 mm. Un laser à fibredopée thulium (Tm3+) opérant dans un régime simultanément déclenché et à verrouillage demodes (QML) a été développé. En régime continu ce laser a délivré 70 W et en régime QML,26Wmoyens ont été obtenus pour des taux de répétition en QS de 180 kHz ou plus. L’énergiela plus élevée contenue dans une enveloppe QS a été évaluée à 166 mJ avec 66 mJ contenuedans la sous-impulsion à verrouillage de mode la plus énergétique. L’émission du laser àfibre correspondait toujours à un facteur de qualité M2 excellent, entre 1,1 et 1,2. La SCGcouvrant la plage spectrale de 2 mm à 5,5 mm a été réalisée en implémentant différentes fibresen cascade. Des supercontinua jusqu’à environ 4 mm ont été générés dans des fibres en fluorurepuis pour la plage spectrale complémentaire entre 4 mm et 5,5 mm, des fibres en chalcogénureont été utilisées.La puissance moyenne maximale de 7,8 W a été démontrée pour un supercontinuum dans unefibre en ZBLAN. Le spectre s’étend jusqu’à 4,2 mm. Au total, 69%/43%/30%/16,5% de lapuissance totale ont été mesurés au-delà de 2,15 mm/2,65 mm/3,1 mm/3,5 mm respectivement.La fibre en InF3 a permis d’atteindre une puissance moyenne de 0,8 W et le supercontinuums’étend jusqu’à 2,95 mm.Pour les essais d’élargissement spectral complémentaire, trois fibres en chalcogénure ont étéutilisées. L’élargissement spectral a été démontré pour toutes les fibres en chalcogénure.Jusqu’à 20 mW de puissance ont été obtenus avec une fibre As2Se3. Le spectre a été étendujusqu’à 4,9 mm
This thesis reports about the investigation of high power supercontinuum (SC)generation between 2 mm and 5.5 mm. A Q-switched mode-locked (QML) thulium (Tm3+)-doped fiber laser has been developped to pump different nonlinear fibers. The fiber laserprovided in continuous wave regime an output power of 70 W. In QML operation, 26 W havebeen obtained with Q-switched repetition rates of 180 kHz or higher. The highest energy of theQS envelopes has been 166 mJ with 66 mJ contained in the most-energetic ML pulses, whichhave been surrounded by Gaussian-like pedestals with temporal widths around 2.5 ns. On topof these pedestals, very short temporal peaks with pulse durations around 15 ps appeared. Thehighest achieved peak power of a pedestal has been 25 kW. The beam parameter product M2of the fiber laser has been measured in different operational regimes and resulted always in anexcellent value around 1.2.The highest SC output power level from a ZBLAN fiber has been 7.8 W. In total, 69%/43%/30%/16.5% of the transmitted SC output radiation could be converted beyond the wavelengthof 2.15 mm/2.65 mm/3.1 mm/3.5 mm, respectively, with the broadest output spectrum from theZBLAN fiber exceeding 4.2 mm. The InF3 fiber provided a total output power of 0.8 W withan output spectrum up to 2.95 mm.Successful broadening of the wavelength-limited SC output from the ZBLAN fibers has beenachieved with all three investigated chalcogenide fibers with as much as 20 mW of outputpower by using an arsenic selenide fiber. The output spectrum exceeded 4.9 mm

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Roy, Philippe. "Lasers déclenchés à fibres dopées à l'erbium pour applications à la télémétrie". Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0012.

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Abstract (sommario):

Dans de multiples domaines tels que la telemetrie, la reflectometrie ou les communications en espace libre, l'emploi de sources d'impulsions lumineuses a forte puissance crete s'avere necessaire. Les lasers declenches a fibres dopees erbium emettant dans le domaine de securite oculaire ( = 1,53 m) sont des candidats particulierement interessants pour ces applications. Dans ce manuscrit les avantages et les inconvenients de diverses sources lasers sont presentes et compares a ceux des sources a fibres optiques dopees a l'erbium. Une approche theorique nouvelle (associant rapidite de calcul et precision des resultats) est proposee pour la modelisation de lasers declenches a fibres dopees erbium de configurations diverses. Le programme concu permet d'optimiser les parametres principaux de ces sources. Les modelisations theoriques sont menees dans deux voies distinctes, l'une visant a determiner les performances ultimes d'un laser declenche a fibre dopee erbium, l'autre etant destinee a assister la fabrication experimentale de lasers realises a l'aide de composants standards. L'etude experimentale met en evidence le nombre important de parametres a prendre en compte pour realiser un dispositif efficace. Ainsi, les caracteristiques de nombreux composants (type de fibre, dopage, longueur, puissance et longueur d'onde de la diode de pompe, etc. . . ) et de plusieurs sources aux architectures differentes (laser en ligne, laser en boucle, dispositifs hybrides) sont etudiees. Les allures des impulsions obtenues sont decrites et analysees a la lumiere des elements theoriques prealablement developpes. L'ensemble de ce travail aboutit finalement a la realisation des sources tout fibre puissantes (4kw a 1khz et 1kw a 10khz) et compactes susceptibles d'etre utilisees en telemetrie, en imagerie active ou en reflectometrie. . .

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Schallen, Eric Harth. "Fabrication of optical fibres from multicomponent glasses". Thesis, University of Cambridge, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.358785.

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Guichard, Florent. "Combinaison cohérente d'impulsions femtoseconde - Optimisation des performances des amplificateurs fibrés ultracourts". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLO001.

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Abstract (sommario):

Les lasers à fibre optique délivrant des impulsions femtoseconde sont aujourd'hui utilisés dans de nombreuses applications scientifiques ou industrielles. Pour étendre l'éventail de ces applications, l'augmentation des performances en termes de durée, énergie par impulsion, et puissance moyenne délivrée par ces sources a fait l'objet de nombreux développements. Ce travail a pour objectif d'utiliser l'idée de combinaison cohérente d'impulsions femtoseconde dans le but de poursuivre l'amélioration des caractéristiques des amplificateurs à fibre ultrabrefs selon deux axes.La première partie est consacrée à la montée en énergie en utilisant des architectures de combinaison cohérente passives, c'est à dire ne nécessitant pas de boucle de contrôle de la phase optique entre les impulsions à combiner. Ces systèmes exploitent à la fois le domaine spatial, (combinaison de faisceaux) et le domaine temporel (combinaison de répliques de l'impulsion initiale décalées dans le temps). Nous démontrons que ces techniques permettent effectivement la montée en énergie, et étudions les limites de leur utilisation liées aux non-linéarités optiques et à la saturation du gain des amplificateurs. Nous proposons également des perspectives pour outrepasser ces limites.La deuxième partie du manuscrit est dédiée à la réduction de la durée des impulsion émises par ces sources à fibre. Nous utilisons dans un premier temps la combinaison cohérente active de deux impulsions femtoseconde amplifiées ayant des contenus spectraux différents et décalés. Ainsi, une impulsion plus courte que chacune des impulsions individuelles est synthétisée. Une autre approche consistant à sculpter le contenu spectral de l'impulsion à amplifier afin de compenser le profil de gain de l'amplificateur est également étudiée. Enfin, nous appliquons les architectures de combinaison cohérente passive étudiées dans la première partie à des systèmes de compression temporelle non-linéaire afin d'outrepasser leurs limites en énergie
Optical fiber-based ultrafast laser sources are nowadays used in numerous scientific and industrial applications. To extend further the number of possible applications, it is essential to improve their performances in terms of pulsewidth, energy per pulse, and average power. Extensive research work has been performed over the last years on this area. The work described in this manuscript is a contribution to these research efforts, and aims at improving ultrafast fiber laser sources by using coherent combination of several femtosecond pulses.The first part is devoted to energy scaling by using passive coherent combining architectures, that do not require a feedback control loop of the relative optical phase between pulses to be combined. This idea is used both in the space (combining beams) and time (combining replicas of the pulse at different delays) domains. We demonstrate that these techniques allow energy scaling and study their limitations related to optical nonlinearities and gain saturation in the amplifiers. We also propose ways to circumvent these limitations.In the second part, we study various ways of decreasing the output pulsewidth of fiber-amplified femtosecond sources. First, we implement an active coherent combining system that performs combination of two amplified femtosecond pulses with different, shifted spectral content. This allows the synthesis of a pulse that is shorter than any of the individual pulses to be combined. Another studied approach consists in tailoring the spectrum of input pulses to precompensate the spectral gain shape of the amplifier. Finally, by using passive combining architectures described in the first part, we demonstrate energy scaling of temporal nonlinear compression setups

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Lesparre, Fabien. "Amplificateurs impulsionnels à base de fibres cristallines dopées Ytterbium". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLO001/document.

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Abstract (sommario):

Les lasers à impulsions ultra-courtes (< 10 ps) ont largement démontré leur intérêt pour de nombreuses applications scientifiques, industrielles ou encore médicales. Le domaine du micro-usinage par impulsions laser est l'un des domaines les plus actifs du moment. Les dernières avancées en la matière privilégient deux axes de recherche, l'augmentation du taux de répétition associé à de fortes puissances moyennes et une montée en énergie. Nos travaux s'inscrivent dans ce contexte et visent à développer des amplificateurs d'impulsions ultracourtes innovants à base de fibres cristallines Yb:YAG délivrant de fortes puissances moyennes et de fortes énergies en régime de polarisation cylindrique. Les sources développées sont destinées à être intégrées au sein de systèmes de micro-usinage laser aux performances inédites développés dans le cadre du projet européen Razipol. Celles-ci joueront le rôle de préamplificateur fort gain au sein d'une architecture MOPA composé d'un oscillateur ultra-rapide à base de cristal d'Yb:KYW et d'un amplificateur final à base de disque mince Yb:YAG. Pour répondre à la problématique des dégradations spatiales liées à la montée en puissance moyenne dans les architectures à laser solide pompé par diode, une architecture en cascade composée de trois étages d'amplification permettant de réduire la charge thermique a d'abord été réalisée. Grâce à une fine optimisation de l’ensemble des paramètres spectroscopiques (taux de dopage des cristaux, longueur d'onde de pompe...) et géométriques (longueur des cristaux, tailles de faisceaux...) a permis d'amplifier des impulsions femtosecondes (750 fs) jusqu'à des puissances moyennes de 100 et 85 W, respectivement obtenues en polarisation linéaire et cylindrique, à la cadence de 20 MHz. Un amplificateur picoseconde de forte énergie à également été réalisé. Intégrant un dispositif de combinaison cohérente à division temporelle à 4 ou 8 répliques visant à réduire les effets non-linéaires, la source développée délivre des énergies remarquablement élevées pour ce type de système à amplification directe. Il délivre des énergies de 1 et 2 mJ à des cadences inférieures à 20 kHz. Ces résultats ont fait l'objet de 2 publications dans des revues internationales à comité de lecture. Par ailleurs les deux amplificateurs développés ont été intégrés sous la forme de systèmes compactes et robustes, utilisables par les membres du projet européen Razipol. Ces travaux ont également inspirée une nouvelle ligne de produits désormais commercialisés la société Fibercryst
In the last decade ultra-short pulse laser (< 10 ps) have sparked increasing interest for many industrial and scientific applications. Among the geometries used so far for high-power Yb-doped diode-pumped solid-state lasers as slabs, rods and thin disks, the single crystal fiber (SCF) technology was recently shown to have a high potential for the amplification of ultrashort pulses thanks to a very efficient thermal management and high optical efficiencies. This technology combined with the cubic crystal structure of Yb:YAG offers a cylindrical symmetry of the optical and thermo-mechanical properties. Yb:YAG SCFs are therefore well suited for the amplification of cylindrically polarized beams. In the context of a European Project called RAZIPOL, we have developed new laser amplifier architectures using SCF to directly amplify femtosecond pulses to achieve high energy and high average power pulses with radial and azimuthal polarizations without any stretching and recompression of the pulses.We first demonstrate a three-stage diode-pumped Yb:YAG single-crystal-fiber amplifier to generate femtosecond pulses at high average powers with linear or cylindrical (i.e., radial or azimuthal) polarization. At a repetition rate of 20 MHz, 750 fs pulses were obtained at an average power of 85 W in cylindrical polarization and at 100 W in linear polarization. Investigations on the use of Yb:YAG single-crystal fibers with different length/doping ratios and the zero-phonon pumping at a wavelength of 969 nm were conducted in order to optimize the performances of the amplifiers.The second part of the project is focused on pulse energy scaling. In this sense, we demonstrate a two-stage Yb:YAG single-crystal-fiber amplifier designed for high peak power to significantly increase the pulse energy of a low power picosecond laser. The first amplifier stage has been designed for high gain. Using a gain medium optimized in terms of doping concentration and length an optical gain of 32dB has been demonstrated. The second amplifier stage designed for high energy using divided pulse technique allows to generate recombined output pulse energy of 2mJ at 12.5 kHz with a pulse duration of 6 ps corresponding to a peak power 320MW. Average powers ranging from 25W to 55W with repetition rates varying from 12.5 kHz to 500 kHz have been demonstrated.This results has led to the publication of 2 articles in international peer-reviewed journals and have been presented in 7 conferences. Finally this work has inspired the launch of a new line of industrial products by Fibercryst

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Debut, Alexis. "Cohérence temporelle des lasers Brillouin à fibre optique". Lille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LIL10094.

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Abstract (sommario):

Le travail presente dans ce memoire porte sur l'etude theorique et experimentale de la coherence temporelle des lasers brillouin a fibre optique. Dans le cadre du modele coherent a trois ondes decrivant le comportement dynamique des lasers brillouin, nous etablissons une relation analytique liant la phase de l'onde stokes a celle de l'onde de pompe. Contrairement aux lasers classiques, nous montrons que le bruit de phase du laser de pompe est transfere a l'onde stokes emise apres avoir ete filtre et reduit. Il en resulte que le temps de coherence de l'onde stokes est beaucoup plus important que celui de l'onde de pompe. Le rapport entre ces deux temps de coherence est donne par un facteur k 2. Ce facteur depend simplement et uniquement du taux de perte de la cavite et du taux d'amortissement de l'onde acoustique. Nous presentons ensuite un protocole experimental dans lequel nous enregistrons la reponse du laser brillouin a une modulation de frequence du laser de pompe. Le rapport entre l'indice de modulation de l'onde de pompe et celui de l'onde stokes nous donne la valeur du coefficient k. Les resultats experimentaux confirment avec succes nos predictions theoriques. Pour terminer, nous appliquons nos methodes d'analyse a un laser brillouin injecte optiquement. Nous demontrons experimentalement et theoriquement que celui-ci emet un rayonnement stable en intensite quelque soit le regime de fonctionnement du laser brillouin.

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Didierjean, Julien. "Etude thermique des cristaux lasersRéalisation de lasers à fibres monocristallines". Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112295.

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Abstract (sommario):

Les lasers solides pompés par diode s’imposent de plus en plus dans de nombreuses applications de la lumière laser. L’évolution rapide des diodes laser de pompe, de plus en plus efficaces et compactes, permet une montée en puissance de ces systèmes. Néanmoins, les cristaux massifs utilisés habituellement dans ces lasers sont limités par d’importants effets thermiques. De nouvelles architectures ont été développées pour tenter de résoudre cette difficulté, mais aucune ne permet aujourd’hui de combiner simplicité, bonne qualité spatiale, forte puissance moyenne, et forte puissance crête. Les travaux que nous présenterons sont divisés en deux axes de recherche. Le premier objectif a été de mieux comprendre les effets thermiques dans les cristaux laser, grâce à un banc de caractérisation associant un dispositif de cartographie thermique et un banc de mesure de lentille thermique. Nous exposerons quelques utilisations possibles de ce banc. Le deuxième objectif a été le développement d’un nouveau concept laser basé sur les fibres monocristallines, en collaboration avec l’entreprise Fibercryst. Ces cristaux de petit diamètre et de grande longueur concilient les avantages des fibres laser amorphes et des cristaux laser massifs. Nous présenterons la caractérisation des fibres monocristallines obtenues par la technique de croissance micro-pulling-down ainsi que leurs premiers résultats laser
Diode-pumped solid-state laser are represented in more and more applications of laser light. The evolution of laser diode technology results in a significant increase of the output power of those systems. Nevertheless, in usual bulk laser crystals, this increase is mitigated by powerful thermal effects. New laser architectures have been designed to bypass those issues, but still nowadays there is no system combining simplicity, good beam quality, high average power and high peak power. The work presented here is divided in two parts. The first part is dedicated to study thermal effects in laser crystals. We present a thermal characterization bench to measure both the thermal conductivity and the thermo-optical coefficient of laser materials, under pumping and laser conditions. We present some practical application of this characterization bench. The second part aims to design a new laser media able to exceed the current power limitations. In collaboration with the firm Fibercryst, we evolved a new laser concept, the single-crystal-fiber laser. Those fibers combine the geometry of fiber lasers with the structural advantages of crystalline materials. We present the characterization of the single-crystal fibers grown by the micro-pulling-down technique, and their first laser results

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PUJOL, LIONEL. "Étude des lasers à fibres en verre fluoré dopées praséodyme". Rennes 1, 1997. http://www.theses.fr/1997REN10073.

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Abstract (sommario):

Le but de cette these a consiste a caracteriser des fibres en verre fluore dopees aux ions de terres rares et a etudier leurs comportements en montage amplificateur et laser. A etude de l'amplificateur optique a fibre dopee praseodyme a 1. 3 m: le rayonnement d'une sonde laser a 1. 3 m est injectee dans une fibre dopee avec des ions de type praseodyme. Nous envoyons simultanement dans le milieu un autre faisceau laser de pompe autour de 1017 nm, ceci afin d'exciter les ions actifs de la matrice. Le gain optique mesure a l'analyseur de spectre optique correspond alors au rapport entre le niveau de signal pris directement a la sortie de la fibre et celui injecte. Les mesures effectuees au sein du laboratoire ont donne des gains de l'ordre de 20 db pour une puissance de pompage de l'ordre de 250 mw absorbee par le milieu. B etude du laser a fibre dopee praseodyme a 1. 3 m: nos efforts se sont concentres sur la dynamique du laser a fibre et sur les phenomenes qui regissent son comportement. Nous avons commence par faire la spectroscopie detaillee de l'ion praseodyme pour comprendre les mecanismes impliques dans la creation de champ a 1. 3 m. Le laser a 1. 3 m a ensuite ete etudie dans differentes configurations de cavite, en l'occurence les cavites en anneau et a prisme, avec l'idee de reduire la bande d'emission du laser. En inserant un prisme, nous avons reussi a accorder le laser sur 50 nm entre 1. 28 m et 1. 33 m et mesure l'evolution des fluorescences visibles. La dynamique du laser a ete focalisee sur le retard a l'allumage et l'evolution des oscillations de relaxation avec le taux de pompage. Nous avons essaye d'expliquer le comportement des oscillations de relaxations lie a la reabsorption du champ a 1. 3 m. Enfin, ce travail a ete complete par l'ecriture d'un modele simple utilisant le formalisme des equations d'evolution

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BAHLOUL, DERRADJI. "Caracterisation et dynamique des lasers brillouin a fibres optiques unimodales". Nice, 1998. http://www.theses.fr/1998NICE5139.

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Abstract (sommario):

Ce memoire presente une etude essentiellement experimentale des lasers brillouin a fibre optique unimodale. La premiere partie precise quantitativement les caracteristiques de la diffusion brillouin stimulee (dbs) dans les fibres consideree comme une interaction non lineaire resonnante a trois ondes. Le dopage qui confere a la fibre sa structure guidante modifie aussi localement la condition de resonance. Il convient donc de definir une aire effective specifique prenant en compte la structure transverse de la fibre, ce qui mene a une nouvelle methode pour elever le seuil brillouin dans les fibres. Une nouvelle technique de mesure du gain brillouin presente l'avantage de fonctionner en dehors du regime parametrique ; elle necessite une seule source laser et utilise en son principe les reflexions sur les extremites de fibre. La deuxieme partie du memoire concerne les sources : les lasers brillouin sont connus pour leur coherence. Nous avons pu realiser un laser brillouin a longueur d'onde de 1,319 m fonctionnant aussi bien en regime impulsionnel que continu. On valide ainsi experimentalement dans l'infrarouge les predictions theoriques et numeriques du modele coherent a trois ondes, notamment la bifurcation du regime miroir vers le regime impulsionnel. L'utilisation d'un circulateur optique a permis la simplification du montage et de l'emploi du laser brillouin en anneau "tout fibre". A l'aide de dispositifs integres nous avons obtenu un bon accord qualitatif et quantitatif pour la premiere fois entre la theorie et l'experience. Les impulsions solitoniques observees peuvent etre sub- ou supraluminique et presentent une dissymetrie qui augmente avec la finesse de la cavite. On retrouve experimentalement le lien recemment etablie analytiquement entre la vitesse de l'impulsion et la pente de son front avant. Pour les grandes finesses, seuls les regimes impulsionnel et continu sont stables, le regime oscillatoire n'est qu'un transitoire plus ou moins lent.

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Alvi, Bilal Ahmad. "Fabrication and light guiding of special optical fibres". Thesis, University of Salford, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.333980.

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Dauliat, Romain. "Advanced microstructured bers design for a robust singlemode high power laser operation". Limoges, 2013. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a5fd0c92-b555-4d68-a28a-3c6cf3fe34eb/blobholder:0/2013LIMO4015.pdf.

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Abstract (sommario):

The development of tailored micro-structured optical fibers has known a real infatuation during the last two decades allowing an outstanding management of optical properties. In particular, this approach was beneficial to the emission of a robust singlemode beam from large mode area fibers whose the core size exceeds 40 μm. This ability has made fiber lasers serious and competitive candidates for widespread applications such as micro-machining or surgery. In this purpose, several fiber structures have been devised (Large Pitch Fibers and Distributed Mode Filtering bers for instance), pushing further the performances of high-power fiber lasers and amplifiers. However, new detrimental phenomena impact their operation at high-power regime. Indeed, a degradation of the beam quality is noticed when the emitted power overcomes a certain threshold, because of the inherent capability of state-of-the-art fibers to sustain several guided modes into their core. In this context, I first investigated thoroughly the behavior of guided modes in state-ofthe- art ultra large-mode-area fibers and highlighted several milestones allowing to get an efficient selective amplication. Hence, I benefited from these statements to propose novel kinds of all-solid micro-structured fibers exhibiting an enhancement of the singlemode robustness. I demonstrated a record modal discrimination in a so-called Spiral LPF whose the inner cladding pattern is totally asymmetry. The first fabrications of these all-solid fibers are also reported, contributing to clearly define the prospect of this work as well as the fabrication hurdles
Le développement de fibres optiques micro-structurées spécifiques a connu un réel engouement au cours des 20 dernières années permettant un contrôle remarquable des propriétés optiques. En particulier, cette approche a été bénéfique à l'émission d'un faisceau monomode robuste à partir de fibres à large aire modale dont le diamètre de coeur excède 40 μm. Cette capacité a promu les lasers à fibres au rang de sérieux et compétitifs candidats pour des applications répandues telles que le micro-usinage ou la chirurgie. Dans ce but, de multiples structures de fibres ont été mise au point (Large Pitch Fibers et les "Distributed Mode Filtering fibers" par exemple), accroissant les performances des lasers et amplicateurs fibrés de fortes puissances. Cependant, de nouveaux phénomènes néfastes impactent leur fonctionnement dans ce régime. En effet, une dégradation de la qualité du faisceau est notable lorsque la puissance émise surpasse un certain seuil, en raison de la capacité inhérente des fibres de l'état de l'art à supporter plusieurs modes guidés dans leur coeur. Dans ce contexte, j'ai premièrement étudié attentivement le comportement des modes guidés dans les fibres à très large aire modale de l'état de l'art et mis en lumière plusieurs principes fondamentaux utiles à l'obtention d'une amplification sélective efficace. Ensuite, j'ai tiré bénéfice de ces constats pour proposer de nouveaux types de fibres microstructurées exhibant une amélioration de la robustesse de leur unimodalité. J'ai ainsi démontré une discrimination modale record dans une fibre appelé LPF Spirale dont le motif de la gaine interne est totalement asymétrique. Les premières fabrications de ces fibres toute solides sont également rapportées, contribuant à clairement définir les perspectives de ces travaux ainsi que les contraintes de fabrication

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Boj, Sylvain. "Réalisations de filtres sélectifs en fréquence intégrés dans les fibres optiques et applications". Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10114.

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Abstract (sommario):

Nous présentons dans ce mémoire la réalisation de deux filtres sélectifs en fréquence intégrés dans la fibre optique. Une variation d'indice suivant l'axe de la fibre provoque un couplage entre les modes co et contra propagatifs. Une première technique consiste à déposer des couches minces diélectriques sur les faces polies d'une fibre. La seconde technique consiste à créer une modulation d'indice périodique dans le coeur de la fibre et suivant son axe. Cette modulation est obtenue au moyen d'une irradiation ultraviolette latérale de la fibre. Nous présentons des applications de ces filtres dans les domaines des composants passifs (filtres en amplitude et en phase) et actifs (réalisation de lasers à fibre).

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Hideur, Ammar. "Etude et réalisation de lasers à fibre de puissance". Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES043.

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Abstract (sommario):

Ce travail est consacré à l'étude d'un laser à fibre double gaine dopée à l'ytterbium, pompé transversalement à travers une encoche, dans différents régimes de fonctionnement autour de 1. 06 mm. Sont d'abord présentés les lasers à fibre de puissance incluant les nouvelles structures des fibres double gaine ainsi que les techniques de pompage par diode. Puis une étude détaillée du fonctionnement du laser à fibre double gaine dopée à l'ytterbium dans différentes configurations optiques est présentée. Différents régimes impulsionnels résultants des effets non-linéaires dans la fibre ont été identifiés. L'influence des pertes de la cavité ainsi que la puissance de pompage est également étudiée. Nous montrons que le laser est efficacement stabilisé en utilisant une cavité en anneau unidirectionnelle où la diffusion Brillouin contra-propagative est supprimée. L'utilisation d'une telle configuration nous a permis de concrétiser une source laser avec une intensité continue délivrant une puissance de 800mW et accordable dans la gamme 1. 04-1. 1 mm. La largeur de la raie laser est d'environ 0. 1 nm. La troisième partie porte sur l'étude et la réalisation d'une source laser à fibre dopée à l'ytterbium à verrouillage de modes passif par rotation non-linéaire de la polarisation. Nous avons étudié les différents régimes de fonctionnement du laser en cavité en anneau unidirectionnelle contenant un isolateur optique inséré entre deux lames de phase demi-onde. Nous montrons, qu'en fonction de l'orientation respective des deux lames de phase, le laser peut fonctionner en régime continu, en régime à verrouillage de modes ou en régime déclenché
This work deals with the study of an ytterbium-doped double-clad fibre laser side-pumped using the v-groove technique operating in different regimes around 1. 06mm. In the first part, we present the last developments in the field of high-power diode-pumped fibre laser including the double-clad structures and the pumping techniques. In the second part we investigate experimentally the dynamics of a high power ytterbium-doped double-clad fibre laser in various optical configurations. Different self-pulsing regimes are identified resulting from third-order non-linear effects. The third part is devoted to the study and the realisation of a passively mode-locked ytterbium-doped fibre laser using the non-linear polarisation rotation technique

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Suo, Rui. "Advanced fibre gratings fabricated in standard and infrared glass fibres by ultraviolet and near-infrared- femtosecond lasers". Thesis, Aston University, 2009. http://publications.aston.ac.uk/11939/.

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Abstract (sommario):

In this thesis, I describe studies on fabrication, spectral characteristics and applications of tilted fibre gratings (TFGs) with small, large and 45° tilted structures and novel developments in fabrication of fibre Bragg gratings (FBGs) and long period gratings (LPGs) in normal silica and mid-infrared (mid-IR) glass fibres using near-IR femtosecond laser. One of the major contributions presented in this thesis is the systematic investigation of structures, inscription methods and spectral, polarisation dependent loss (PDL) and thermal characteristics of TFGs with small (<45°), large (>45°) and 45° tilted structures. I have experimentally characterised TFGs, obtaining relationships between the radiation angle, central wavelength of the radiation profile, Bragg resonance and the tilt angle, which are consistent with theoretical simulation based on the mode-coupling theory. Furthermore, thermal responses have been measured for these three types of TFGs, showing the transmission spectra of large and 45° TFGs are insensitive to the temperature change, unlike the normal and small angle tilted FBGs. Based on the distinctive optical properties, TFGs have been developed into interrogation system and sensors, which form the other significant contributions of the work presented in this thesis. The 10°-TFG based 800nm WDM interrogation system can function not just as an in-fibre spectrum analyser but also possess refractive index sensing capability. By utilising the unique polarisation properties, the 81 °-TFG based sensors are capable of sensing the transverse loading and twisting with sensitivities of 2.04pW/(kg/m) and 145.90pW/rad, repectively. The final but the most important contribution from the research work presented in this thesis is the development of novel grating inscription techniques using near-IR femtosecond laser. A number of LPGs and FBGs were successfully fabricated in normal silica and mid-IR glass fibres using point-by-point and phase-mask techniques. LPGs and 1st and 2nd order FBGs have been fabricated in these mid-IR glass fibres showing resonances covering the wavelength range from 1200 to 1700nm with the strengths up to 13dB. In addition, the thermal and strain sensitivities of these gratings have been systematically investigated. All the results from these initial but systematic works will provide useful function characteristics information for future fibre grating based devices and applications in mid-IR range.

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Ripley, Paul M. "Deterministic dynamics of stimulated Brillouin scattering in optical fibres". Thesis, Heriot-Watt University, 1995. http://hdl.handle.net/10399/710.

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Gold, M. P. "A study of backscatter in single-mode optical fibres". Thesis, University of Southampton, 1985. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.304275.

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Benoit, Aurélien. "Sources laser fibrées hybrides de haute puissance : Amplification et conversion de fréquences". Thesis, Limoges, 2015. http://www.theses.fr/2015LIMO0024/document.

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Abstract (sommario):

Les lasers à fibre de haute puissance constituent depuis une dizaine d’année un outil pertinent pour un nombre croissant d’applications. Dans le cadre d’un contrat CIFRE entre la société Eolite Systems et le laboratoire Xlim (UMR 7252 du CNRS et de l’Université de Limoges), mon projet de thèse a consisté à développer les briques technologiques de futures sources lasers
High-power fiber lasers adress an increasing number of applications since ten years. In the frame of a CIFRE contract between the company Eolite Systems and Xlim (joint laboratory between CNRS and the University of Limoges), the goal of this PhD project was to develop the technological blocs to achieve all-fibre high-power lasers emiting out of the conventional spectral band covered by existing lasers.Modal instabilities in large mode area (LMA) fibers are currently the main limitation of the fiber lasers power scaling. We have experimentally demonstrated the relevance of inner cladding aperiodic structures to efficiently delocalize higher order modes outside the gain region. A systematic study of passive fibers based on such structures has shown the single propagation of the fundamental mode over a wide wavelength range from 1 to 2 µm for dimension of core up to 85 µm. This effective mode delocalization even extends up to a core dimension of 140 µm at a 2 µm wavelength.The combination of high power picosecond fiber laser with an average power of 22.7 W and a hydrogen-filled inhibited coupling Kagome fiber allowed us to generate two Raman combs over five frequency octaves from 321 nm to 12.5 µm. These two combs are controlled by the laser pump polarization and generated an average power of 10.1 W displayed over 70 laser lines for circular pump polarization and 8.6 W over 30 lines for linear polarization. Some laser lines within these combs have been generated for the first time from high-power fiber source in the mid-infrared range. We have also demonstrated the generation of high-power line by optimizing the first vibrational Stokes at 1.8 µm with an average power of 9.3 W and a quantum efficiency of the frequency conversion stage close to 80%

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Calvet, Pierre. "Mise en forme spatiale dans une fibre optique microstructurée pour la réalisation d'amplificateurs lasers tout fibrés pour les pilotes des lasers de puissance". Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10113/document.

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Abstract (sommario):

La mise en forme spatiale est une problématique importante pour les lasers et ses applications. Dans de nombreux domaines (l’industrie, l’interaction laser-matière, l’injection des lasers de puissance...) il est indispensable que le faisceau laser ait une forme aplatie. Les solutions actuelles de mise en forme spatiale d'un faisceau laser quelconque en faisceau aplati (par les techniques « espace-libre » ou par les fibres fortement multimodes) ne sont pas satisfaisantes. Elles occasionnent des difficultés de maintenance, sont très sensibles aux perturbations du système et elles ne permettent pas de délivrer un faisceau spatialement cohérent. Pour cette raison nous présentons dans ce manuscrit une fibre optique microstructurée monomode délivrant un faisceau spatialement aplati. Cette fibre « mode-plat » permet de transformer n’importe quel faisceau en un faisceau aplati cohérent spatialement ce qui est un progrès par rapport aux fibres fortement multimodes utilisées jusque-là. L’intérêt des fibres optiques est également leur maintenance facilitée et leur robustesse, cette solution est donc d’un grand avantage par rapport aux solutions « espace-libres ». Grâce à cette fibre, nous avons pu réaliser une chaine laser entièrement fibrée permettant d’amplifier une impulsion d’une durée de 10 ns jusqu’à 100 µJ tout en contrôlant ses propriétés temporelles, spectrales et spatiales. En adaptant la fibre « mode-plat » à cette chaine laser, nous avons démontré la faisabilité et l’intérêt de cette fibre pour la mise en forme spatiale de faisceaux laser dans des systèmes performants et robustes
Spatial beam shaping is an important topic for the lasers applications. For various industrial areas (marking, drilling, laser-matter interaction, high-power laser seeding…) the optical beam has to be flattened. Currently, the state of the art of the beam shaping: “free-space” solutions or highly multimode fibers, are not fully suitable. The first ones are very sensitive to any perturbations and the maintenance is challenging, the second ones cannot deliver a coherent beam. For this reason, we present in this manuscript a microstructured optical single-mode fiber delivering a spatially flattened beam. This “Top-Hat” fiber can shape any beam in a spatially coherent beam what is a progress with respect to the highly multimode fibers used in the state of the art. The optical fibers are easy to use and very robust, what is a strong benefit with respect to the “free-space” solutions. Thanks to this fiber, we could realize an all-fiber multi-stage laser chain to amplify a 10 ns pulse to 100 µJ. Moreover the temporal, spectral and spatial properties were preserved. We adapted this “Top-Hat” fiber to this multi-stage laser chain, we proved the capability and the interest of this fiber for the spatial beam shaping of the laser beams in highly performing and robust laser systems

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Antier-Murgey, Marie. "Mesure interférométrique de phase et application à la combinaison cohérente d’un grand nombre de fibres amplificatrices". Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112334/document.

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Abstract (sommario):

Les propriétés intrinsèques des fibres amplificatrices telles que leur robustesse, leur efficacité, leur qualité de faisceau ou encore leur compacité ou leur bonne gestion thermique, en font un candidat idéal pour le développement de sources lasers de haute puissance, capables de rivaliser aujourd’hui avec les lasers solides. Les applications de ces sources avec de fortes puissances sont nombreuses : l’industrie (usinage, marquage), la défense (télémétrie, imagerie), la physique des particules. Dans ce dernier cas, des sources ultra-brèves et ultra-intenses permettent d’envisager de nouvelles applications telles que la proton-thérapie ou bien le remplacement des synchrotrons actuels par des architectures moins encombrantes et ayant un rendement plus important. Ce travail de thèse s’est déroulé dans le contexte du projet ICAN qui vise à étudier l’architecture de ces nouvelles sources.La combinaison cohérente de plusieurs amplificateurs fibrés en parallèle permet d’augmenter la puissance de ces sources. Pour atteindre les énergies visées dans le projet ICAN, la combinaison cohérente de 10 000 fibres doit être envisagée. L’objectif de cette thèse est de développer des techniques de contrôle de la phase compatibles avec un très grand nombre de fibres, pour leur application aux lasers ultra-intenses nécessaires à la physique des particules.Deux architectures de combinaison cohérente basées sur une mesure de phase interférométrique ont été réalisées dans cette thèse. La première, basé sur l’holographie numérique, permet un contrôle de la phase sans aucun calcul, collectif tant au niveau de la mesure que de la correction. La seconde architecture possède un contrôle actif de phase basé sur un algorithme de traitement d’images et elle a une bande passante compatible avec le spectre de bruit des amplificateurs. La combinaison cohérente de 16 fibres à 1kHz avec une erreur résiduelle de phase de λ/60mrs a été démontrée. La compatibilité de ces deux architectures avec 10 000 fibres a été étudiée et nous avons apporté quelques éléments pour la combinaison cohérente d’un très grand nombre de fibres
The intrinsic properties of optical fibers like robustness, efficiency, beam quality, compactness and good thermal management can now compete with solid state lasers to develop high power laser sources. The applications of such sources include industry (machining, marking), defense (telemetry, lidar), and fundamental research. In this case, high intensity lasers are compulsory to produce the next generation of particles accelerators more efficient and more compact, both for fundamental research and its direct applications such as proton therapy. This work was done in the context of the ICAN project, which studies the feasibility of such sources.To overcome the limitations in terms of power of a single amplified fiber, an idea is to use several fiber lasers and to combine them coherently. To reach the ultra-high peak power and high average power requirements for these applications, the coherent beam combining of 10,000 fiber amplifiers has to be envisaged. The goal of the work is to develop a scheme of phase control scalable to a high number of combined fibers.Two schemes based on an interferometric phase measurement are realized in this work. The fist scheme, based on digital holography, permits a collective phase measurement and correction without calculation. The second scheme is based on an active phase control with individual phase modulators. This control requires an image processing algorithm and has a bandwidth compatible with the phase spectral noise of the amplifiers. The coherent combining of 16 fibers at 1kHz with a residual phase shift error of λ/60rms is achieved in this case. We use this second scheme to evaluate its scalability. We show that the coherent combining of 10,000 fibers using off-the-shelf components is already possible

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Bellanger, Cindy. "Techniques collectives pour la recombinaison cohérente d'un grand nombre de fibres laser". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00498684.

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Abstract (sommario):

Les propriétés intrinsèques de la fibre optique utilisée comme milieu à gain en font un candidat idéal pour le développement de sources laser de haute puissance, aujourd'hui capable de rivaliser avec les lasers à état solide, tout en apportant ses avantages propres : robustesse, efficacité, qualité de faisceau potentielle, gestion de la thermique, compacité et tenue à l'environnement. Les domaines d'application sont nombreux : industrie (usinage, marquage), défense (télémétrie, imagerie), environnement (lidar), communications en espace libre, recherche fondamentale... Cependant, certaines applications nécessitent des puissances ou énergie encore supérieures à ce que peut délivrer une seule fibre associée à une bonne qualité de faisceau. Pour contourner cette difficulté, l'approche abordée ici est de répartir l'amplification sur plusieurs fibres lasers, puis de recombiner les faisceaux en espace libre. Ce travail est préparatoire à une nouvelle génération de lasers hyper-intenses et a été réalisé dans le cadre du projet ANR CAN, collaboration entre LOA, IOGS, Thales R&T et Onera. Suivant le dimensionnement défini par l'étude théorique de la combinaison cohérente de faisceaux laser, un toron de 64 fibres collimatées chacune par une petite lentille est conçu puis réalisé technologiquement. Par extension de l'idée de l'interféromètre à décalage quadri-latéral, une méthode de mesure collective et auto-référencée de la phase des fibres est mise au point. Enfin, une technique originale et auto-adaptative de mise en phase par holographie numérique est présentée et validée expérimentalement.

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Macfadyen, Allan John. "Photon correlation spectroscopy and electrophoretic light scattering using optical fibres". Thesis, University of Reading, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.277140.

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Zhang, Jian. "Nonlinear methods for distributed sensing in high birefringence optical fibres". Thesis, King's College London (University of London), 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.300417.

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Pugh, Andrew. "Elemental analysis of glass optical fibres with high spatial resolution". Thesis, Sheffield Hallam University, 1991. http://shura.shu.ac.uk/20251/.

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Abstract (sommario):

The properties of glass optical fibres are very strongly dependent on the elemental concentration profiles of the fibre cores. Core dopants such as germanium define the core refractive index, which in turn defines the manner in which the light is transmitted through the fibre. Erbium in fibre cores can facilitate the operation of fibre lasers and aluminium in turn can control the erbium distribution. The aim of the project described in this thesis was to measure the elemental concentration profiles in a variety of fibre cores using X-ray microanalysis in an electron microscope. Conventional X-ray microanalysis of bulk samples has an analytical resolution in the order of a micron. With monomode optical fibre cores having cores typically three microns in diameter the resolution of the conventional technique is plainly inadequate. An experimental technique has been developed for the preparation of thin cross-sectional samples of glass optical fibres. Application of this technique has facilitated the preparation and analysis of thin film specimens with an average thickness of 400 microns. This approach has allowed analysis to be performed with an effective spatial resolution of 100-300 nm. The technique has been applied to the determination of germanium concentration in Raman fibres, to the investigation of erbium confinement in erbium doped fibres and to the investigation of inter-ionic diffusion in semiconductor doped fibres. It has been shown that the germanium, and hence refractive index, profile of germanium doped fibres is not changed by the process of fibre drawing. Evidence has been gathered supporting the theory of erbium confinement by aluminium and an important degree of elemental diffusion has been shown to take place during the drawing of semiconductor doped fibres. In addition an experimental technique has been developed for the preparation of thin cross-sectional samples of glass optical fibres.

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Sabra, Mostafa. "Développement de lasers à fibres thulium bi-fréquences à impulsions synchrones pour la réalisation de sources Térahertz". Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0118.

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Abstract (sommario):

Dans le cadre d’un projet collaboratif entre le laboratoire XLIM (UMR 7252 du CNRS et de l'Université de Limoges) et le laboratoire de recherche IPHT situé à Jena en Allemagne, mon projet de thèse consiste à développer un laser à fibre dopée thulium bi-fréquences largement accordable à impulsions synchrones pour la réalisation d’une source Térahertz puissante et accordable. Basé sur l’utilisation de deux réseaux de Bragg en volume (VBGs) et d’une fibre dopée thulium à double gaine et à maintien de polarisation (diamètre de coeur = 20 μm) fabriquée par la méthode REPUSIL, un laser mono-fréquence et bi-fréquences largement accordable a été réalisé et étudié en régime continu. Une accordabilité de 1nm à 144 nm a été obtenue avec une puissance supérieure à 4,5 W et un bon contraste signal sur bruit (~45 dB) et une largeur spectrale inférieure à 0,1 nm. En régime déclenché, un modulateur acousto-optique (AOM) a été utilisée en espace libre dans la cavité laser afin de générer les impulsions. La fibre à double gaine a été remplacée par une fibre dopée thulium à large coeur (40 μm) appelée FA-LPF pour repousser le seuil d’apparition des effets non-linéaires et travailler avec une fibre courte pour diminuer la durée d’impulsion et augmenter la puissance crête des impulsions obtenues. Une source déclenchée bi-fréquences largement accordable (de 3,8 nm jusqu’à 120nm) a été développée avec une puissance crête supérieure à 8 kW et une durée d’impulsion autour de 26 ns obtenues indépendamment de la valeur de Δλ pour une fréquence de répétition de 1 kHz. Un contraste supérieur à 20 dB a été obtenu limité par les pics parasites générés par le FWM pour les valeurs de Δλ inférieures à 45 nm. La largeur spectrale des raies lasers mesurée à 3 dB du maximum a été inférieure à 0,3 nm
As part of a collaborative project between the XLIM laboratory (UMR 7252 of the CNRS and the University of Limoges) and the IPHT research laboratory located in Jena, Germany, my thesis project consists in the development of a widely tunable dual-wavelength synchronous pulsed thulium doped fiber laser for the realization of an efficient and tunable terahertz source. Based on the use of two volume Bragg gratings (VBGs) and a double-clad, polarization-maintaining thulium doped fiber (core diameter = 20 μm) manufactured by the REPUSIL method, a widely tunable single-wavelength laser and dual-wavelength laser has been realized and studied in continuous regime. A tunability of 1 nm to 144 nm was obtained with a power more than 4.5 W and a good signal-to-noise contrast (~ 45 dB) and a spectral linewidth less than 0.1 nm. In pulse regime, an acousto-optic modulator (AOM) was used in free space in the laser cavity to generate the pulses. The double-clad fiber has been replaced by a large-core thulium doped fiber (40 μm) called FA-LPF to to fend off the threshold of non-linear effects and work with a short fiber to decrease the pulse duration and increase the peak power of the obtained pulses. A widely tunable (from 3.8 nm to 120 nm) Q-switched dual-wavelength synchronous-pulsed thulium-doped fiber laser was developed with a peak power more than 8 kW and a pulse duration around 26 ns obtained independently of the value of Δλ at 1 kHz of repetition rate. A contrast higher than 20 dB was obtained limited by the FWM peaks generated for Δλ values below 45 nm. The spectral linewidth of the laser measured at 3 dB of the maximum was less than 0.3 nm

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Belhache, Franck. "Etude d'un laser à fibre en anneau à gestion de la dispersion avec génération d'impulsions solitoniques, et caractérisation des groupes d'impulsions verrouillées en phase". Dijon, 2003. http://www.theses.fr/2003DIJOS042.

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Kashyap, Raman. "Studies of second harmonic generation and optical damage in optical fibres". Thesis, University of Essex, 1990. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.253972.

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