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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