Réalisation d'un oscillateur paramétrique optique stabilisé en fréquence et accordable continument sur 500GHz pour la spectroscopie infrarouge - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Realisation of an optical parametric oscillator stabilised in frequence continuously tunable on 500GHz for infrared spectroscopy

Réalisation d'un oscillateur paramétrique optique stabilisé en fréquence et accordable continument sur 500GHz pour la spectroscopie infrarouge

Emeline Andrieux
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 925579

Résumé

We developed a singly-resonant optical parametric oscillator (SRO) based on a nonlinear crystal of 5%-ppMgCLN congruent lithium niobate chip and pumped at 1064 nm by an extended cavity diode laser widely tuneable from 1050 to 1070 nm injecting a 10 W Yb- fiber ampli er. It generates an idler wave between 3 and 4 µ m and a signal wave between 1450 and 1650 nm. The threshold varies between 2 and 3 W. The maximum idler output power of 1.8 W is obtained at 3 µm for a pump power of 9 W. The idler tuning is achieved by pump tuning. Owing to the dispersion properties of the ppMgCLN pumped near 1064 nm, the phase mismatch does not vary signi cantly during the the pump tuning allowing in principle an extended idler tuning when the pump frequency is varied. Without stabilization, a continuous mode-hop-free idler excursion of 175 GHz was obtained, limited by small cavity length uctuations. To reduce these fl uctuations and extend the mode-hop-free idler excursion, the SRO cavity is stabilized to the top of a Fabry-Perot transmission fringe. We then demonstrated a mode-hop-free idler tuning range of 500 GHz. This broad continuous tunability could be used for multi-species high resolution spectroscopy in the mid-infrared. Moreover, we have revisited the plane waves SRO theory using a very powerful perturbative method which takes into account the depletion of the pump. We were able to determine the input-output relations of SRO in the form of very simple explicit relationships, showing that the output powers are proportional to the cubic root of the pump power.
Nous avons développé un oscillateur paramétrique optique simplement résonant (SRO) basé sur un cristal non linéaire de niobate de lithium dopé 5%-MgO et périodiquement polarisé (ppMgCLN). Il est pompé à 1064 nm par une diode laser en cavité étendue balayable continûment de 1050 à 1070 nm injectant un ampli cateur Yb-fi bré de puissance 10 W. Il génère une onde idler comprise entre 3 et 4 m et une onde signal entre 1450 et 1650 nm. Son seuil varie entre 2 et 3 W. La puissance idler maximale obtenue est de 1.8 W à 3 m pour une puissance de pompe de 9 W. Le balayage en fréquence continu de l'onde idler s'eff ectue en balayant la longueur d'onde pompe. Du fait des propriétés de dispersion du matériau ppMgCLN pompé à une longueur d'onde proche de 1064 nm, le désaccord de phase ne varie pas signicativement durant le balayage en fréquence de la pompe permettant une excursion en fréquence sans saut de mode de l'onde idler importante. Sans asservissement, un balayage continu de l'onde idler sur 175 GHz a été obtenu, limité principalement par les fluctuations acoustiques basses fréquences de longueur de la cavité SRO induisant un ou plusieurs sauts de mode durant le balayage. Pour réduire ces fluctuations et augmenter la plage de balayage sans saut de mode, la cavité SRO est asservie sur le pic de transmission d'une cavité Fabry-Perot de grande finesse. Nous avons alors pu démontrer un balayage mono-fréquence sans saut de mode de l'onde idler sur 500 GHz. Cette large accordabilité continue pourrait être utilisée pour la spectroscopie haute résolution multi-espèces dans le moyen infrarouge. Par ailleurs, nous avons revisité la théorie ondes planes du SRO en utilisant une méthode perturbative très puissante qui tient compte de la déplétion de la pompe. Nous avons pu ainsi déterminer les relations d'entrée-sortie du SRO sous la forme de relations explicites très simples, montrant que les puissances de sortie sont proportionnelles à la racine cubique de la puissance pompe.
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Format : Autre

Dates et versions

tel-00705965 , version 1 (26-05-2012)
tel-00705965 , version 2 (08-06-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00705965 , version 1

Citer

Emeline Andrieux. Réalisation d'un oscillateur paramétrique optique stabilisé en fréquence et accordable continument sur 500GHz pour la spectroscopie infrarouge. Optique [physics.optics]. Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00705965v1⟩
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