Conception et réalisation d'une source impulsionnelle à fibre dopée Erbium-Ytterbium millijoule de grande brillance spectrale - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Design and test of a pulsed Erbium-Ytterbium doped fiber laser source with high spectral brightness.

Conception et réalisation d'une source impulsionnelle à fibre dopée Erbium-Ytterbium millijoule de grande brillance spectrale

Résumé

The goal of this PhD work is to provide a set of models helping to understand the physics of pulsed fiber lasers with high spectral brightness. Using these models, pulsed Erbium-Ytterbium fiber sources have been designed for coherent lidar applications.
Pulsed source dynamics with pulse duration ranging from nanosecond to microsecond has been analyzed in the first part of this study. The influence of parasitic reflections at low repetition rate (a few kilohertz) has been demonstrated. Thermal effects in strongly pumped Erbium-Ytterbium fiber lasers have also been studied. When the signal intensity is large enough, the main non linear effect,
Stimulated Brillouin Scattering (SBS) limits the extractable energy. We have developed in the second
part of this work an original model which takes into account the SBS dynamics in a fiber amplifier.
The guided propagation of the acoustic waves was included. A proper modeling of longitudinal acoustic waves was proposed. In order to increase the SBS threshold, fibers with a larger core can be used. These fibers guide a few modes. A trade off between spatial beam quality and peak power has to be found. Using our modeling, we have designed a pulsed fiber sources
L'objectif de cette thèse est de développer un ensemble de modèles pour comprendre la physique des sources lasers à fibres de grande luminance spectrale. En les utilisant, des sources laser impulsionnelles à fibres dopées Erbium-Ytterbium ont été réalisées pour les applications lidar à détection cohérente.
La dynamique des sources impulsionnelles générant des impulsions nanosecondes à microsecondes a été analysée dans la première partie de cette étude. L'influence des réflexions parasites aux faibles taux de répétition (quelques kilohertz) a notamment été mise en évidence. Les effets thermiques dans les lasers Erbium-Ytterbium à forte puissance de pompe ont également été étudiés. Lorsque l'intensité transportée devient suffisamment importante, l'effet non-linéaire
dominant, la Diffusion Brillouin Stimulée (DBS) limite la puissance extractible des amplificateurs.
Nous avons donc développé dans un deuxième temps un modèle original qui rend compte de la dynamique de la DBS dans les amplificateurs dopés. Le caractère guidé des ondes acoustiques qui interviennent a été pris en compte. Un modèle satisfaisant des modes longitudinaux acoustiques a été introduit. Afin d'élever le seuil de la DBS, des fibres amplificatrices faiblement multimodes peuvent être utilisées. Un compromis entre qualité spatiale et puissance crête transportable doit alors être
trouvé. Grâce à nos modèles, nous avons conçu une source impulsionnelle multi-étages qui a permis
d'atteindre 650 µJ pour des impulsions de l'ordre de la microseconde avec une qualité de faisceau caractérisée par un M2~2.
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Dates et versions

tel-00150684 , version 1 (31-05-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00150684 , version 1

Citer

Guillaume Canat. Conception et réalisation d'une source impulsionnelle à fibre dopée Erbium-Ytterbium millijoule de grande brillance spectrale. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00150684⟩

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