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vendredi 9 février 2018 à 10h30, au PNRB (salle TA-Beaulieu)

Kévin AUDO soutient sa thèse de doctorat

« Étude théorique et expérimentale des lasers solides bi-fréquences auto-régulés en bruit d’intensité via des non-linéarités intra-cavité »

Kévin AUDO soutient sa thèse de doctorat

Lasers à état solide ; Laser bi-fréquence ; Bruit d’intensité ; Optique non-linéaire ; Réduction de bruit ; Dynamique des lasers

 

Les lasers à état solide bi-fréquences constituent des sources de choix pour de nombreux domaines (métrologie, photonique micro-onde, Lidar-Radar, horloges atomiques). Cependant, de tels lasers souffrent d’excès de bruit d’intensité difficiles à supprimer avec les méthodes habituelles. Dans ce contexte, nous développons une nouvelle approche baptisée « buffer reservoir » pour la réduction de l’excès de bruit d’intensité des lasers à état solide. Cette méthode repose sur le changement du comportement dynamique du laser par insertion d’un mécanisme d’absorption non-linéaire faiblement efficace dans la cavité.

Tout d’abord, nous étudions cette approche dans des lasers solides mono-fréquence en exploitant deux types d’absorption non-linéaire : l’absorption à deux photons (TPA) et l’absorption par génération de seconde harmonique (SHGA). Nous montrons qu’il est possible de réduire de 50 dB le bruit d’intensité à la fréquence des oscillations de relaxation d’un laser Er,Yb:verre sans en dégrader la puissance de sortie ni le bruit de phase. Nous explorons les mécanismes physiques sous-jacents en développant un modèle analytique décrivant le comportement dynamique du laser. L’effet de l’absorbant non-linéaire sur les pics de bruit à haute fréquence à l’intervalle spectrale libre de la cavité est également étudié. Nous démontrons l’intérêt de telles sources lasers auto-régulées en intensité pour la distribution d’oscillateurs locaux sur porteuse optique.

Nous mettons ensuite en application l’approche « buffer reservoir » dans des lasers bi-fréquences. En développant un modèle analytique prédictif, nous montrons expérimentalement que l’utilisation de TPA engendre, sous certaines conditions, une réduction de 40 dB de l’amplitude des pics de bruit en-phase et en anti-phase. Nous vérifions en outre les propriétés de couplage des modes dans le milieu actif lorsque les pertes non-linéaires sont présentes.
Enfin, nous abordons l’utilisation de SHGA comme « buffer reservoir » dans les lasers bi-fréquences. Plus particulièrement, nous explorons expérimentalement et théoriquement le comportement du laser lorsque les pertes non-linéaires ne sont introduites que sur un seul mode propre du laser. Dans cette configuration, nous montrons qu’il est possible d’obtenir pour les deux modes à la fois une forte diminution des pics de bruit d’intensité résonants.

 
Composition du jury
 
Anne-Amy KLEIN Professeur, LPL, ParisRapportrice
Éric LACOT Professeur, LIPhy, GrenobleRapporteur
Thibaut SYLVESTRE Directeur de recherche CNRS, Femto-ST, BesançonExaminateur
Daniel DOLFI Directeur du groupe de Physique, TRT, PalaiseauExaminateur
Philippe ADAM Responsable Photonique, DGA, Paris Invité
Mehdi ALOUINI Professeur, Institut Foton, RennesDirecteur de thèse

Le manuscrit est disponible sur TEL : tel-01720039