Lasers guides d'onde dans le niobate de lithium dopé erbium - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Waveguide lasers in Erbium-doped Lithium Niobate

Lasers guides d'onde dans le niobate de lithium dopé erbium

Arnaud Grisard
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 834652

Résumé

Taking advantage of the combination of the lasing properties of rare earth ions with electrooptic behavior in erbium-doped lithium niobate can be particularly rewarding in a single-mode waveguide configuration, where the high energy confinement increases the laser gain and allows for the realization of high speed electro-optic components with low driving voltage, thus promising high peak power Q-switched lasers.
Toward this goal, a concentration-related gain reduction mechanism, adapted to bulk-doped crystals has been identified and a new method developed to simply evaluate its effects.
The corresponding modeling of optical amplification, described in the case of waveguides, is in good agreement with measurements carried out after titanium stripes indiffusion in various substrates, including erbium-indiffused ones.
This led to the first demonstration of laser action in erbium-doped lithium niobate waveguides pumped by a 1.48 µm diode. The further integration of electrooptic modulators also enabled to Q-switch the continuous wave lasers. Whereas the currently available pump power limits the pulses, predictions indicate future peak powers of several hundreds of watts and durations of a few nanoseconds.
Le niobate de lithium dopé à l'erbium permet de tirer parti des propriétés optiques des ions terre rare et du fort coefficient électro-optique de la matrice. Il constitue ainsi un matériau prometteur pour la réalisation de lasers déclenchés monolithiques émettant vers 1,5 µm. En configuration guidée, l'obtention d'impulsions à forte puissance crête est en particulier envisageable à partir d'un pompage par diode laser du commerce et avec de faibles tensions de commande.
Dans cette perspective, un mécanisme prépondérant de réduction du gain aux fortes concentrations de dopant, caractéristique des cristaux dopés dans la masse, a été identifié et une méthode originale développée pour évaluer simplement ses effets de façon quantitative.
Ce mémoire souligne l'excellent accord entre les prévisions théoriques du modèle d'amplification optique mis en place puis adapté au cas de guides monomodes et les mesures réalisés sur les composants fabriqués dans le même temps par diffusion de bandes de titane dans des substrats dopés dans la masse et en surface.
Ceci a permis d'observer pour la première fois l'effet laser en continu dans des guides d'onde sur niobate de lithium dopé à l'erbium dans la masse et pompés par une diode à 1,48 µm. L'intégration de modulateurs électro-optiques a également conduit à l'observation d'impulsions déclenchées. Pour l'instant limitées par la puissance de pompe disponible, elles devraient pouvoir atteindre plusieurs centaines de watts de puissance crête avec des durées de quelques nanosecondes.
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Dates et versions

tel-00089120 , version 1 (10-08-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00089120 , version 1

Citer

Arnaud Grisard. Lasers guides d'onde dans le niobate de lithium dopé erbium. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Nice Sophia Antipolis, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00089120⟩
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