Développement de guides d'ondes absorbants saturables pour la réalisation de lasers Q-switch en optique intégrée sur verre PDF Download
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Author: Thomas Moncond'huy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Le laser est devenu un outil très riche depuis sa création en 1960. Ses applications sont très variées et il a intégré tous nos outils du quotidien. Décliné sous leur forme impulsionnelle, les lasers se sont encore ouverts d'autres champs d'application tels que l'usinage, la découpe, le marquage ou le nettoyage de matériaux; ou encore la médecine et le bien-être et également les capteurs et notamment les capteurs embarqués. Les lasers impulsionnels à déclenchement passif (Q-Switch) sont tout particulièrement adaptés à ce dernier champ d'application de par leur suffisance énergétique, utilisant l'énergie du laser lui-même pour créer des impulsions lasers très énergétiques dont la durée est de l'ordre de la nanoseconde. Les lasers réalisés sur substrat de verre se sont avérés également très adaptés à la fabrication de dispositifs de captation embarquée : ils montrent une grande stabilité, de fortes résistances mécanique et chimique les rendant utilisables dans un large panel de conditions environnementales. A l'IMEP-LaHC, des lasers réalisés par échange d'ions argent/sodium dans des substrats de verre phosphate dopés à l'erbium et à l'ytterbium ont été réalisés. Des lasers impulsionnels ont également été réalisés en utilisant cette technologie de guides d'ondes planaires en interaction avec des couches minces d'acétate de cellulose dopé à un colorant nommé BDN possédant les propriétés d'absorption saturable nécessaires à la naissance d'un comportement Q-Switch. Ces lasers permettent déjà de s'orienter vers la captation embarquée. Cependant, certaines applications nécessitent encore plus de puissance et surtout une meilleure résistance à l'environnement que celle proposée par l'acétate de cellulose. Afin de répondre à toutes ces attentes, nous présentons dans ce manuscrit la fabrication d'absorbants saturables à partir de matrices sol-gel et dopées au BDN afin de créer des guides d'ondes absorbants saturables. Des méthodes de caractérisation et des simulations spécifiques d'absorption saturable sont développés afin de décrire le comportement de tels dispositifs et d'évaluer la pertinence du choix de telles matrices alliées au colorant BDN afin de créer des lasers Q-Switch en optique intégrée sur verre.
Author: Thomas Moncond'huy Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Le laser est devenu un outil très riche depuis sa création en 1960. Ses applications sont très variées et il a intégré tous nos outils du quotidien. Décliné sous leur forme impulsionnelle, les lasers se sont encore ouverts d'autres champs d'application tels que l'usinage, la découpe, le marquage ou le nettoyage de matériaux; ou encore la médecine et le bien-être et également les capteurs et notamment les capteurs embarqués. Les lasers impulsionnels à déclenchement passif (Q-Switch) sont tout particulièrement adaptés à ce dernier champ d'application de par leur suffisance énergétique, utilisant l'énergie du laser lui-même pour créer des impulsions lasers très énergétiques dont la durée est de l'ordre de la nanoseconde. Les lasers réalisés sur substrat de verre se sont avérés également très adaptés à la fabrication de dispositifs de captation embarquée : ils montrent une grande stabilité, de fortes résistances mécanique et chimique les rendant utilisables dans un large panel de conditions environnementales. A l'IMEP-LaHC, des lasers réalisés par échange d'ions argent/sodium dans des substrats de verre phosphate dopés à l'erbium et à l'ytterbium ont été réalisés. Des lasers impulsionnels ont également été réalisés en utilisant cette technologie de guides d'ondes planaires en interaction avec des couches minces d'acétate de cellulose dopé à un colorant nommé BDN possédant les propriétés d'absorption saturable nécessaires à la naissance d'un comportement Q-Switch. Ces lasers permettent déjà de s'orienter vers la captation embarquée. Cependant, certaines applications nécessitent encore plus de puissance et surtout une meilleure résistance à l'environnement que celle proposée par l'acétate de cellulose. Afin de répondre à toutes ces attentes, nous présentons dans ce manuscrit la fabrication d'absorbants saturables à partir de matrices sol-gel et dopées au BDN afin de créer des guides d'ondes absorbants saturables. Des méthodes de caractérisation et des simulations spécifiques d'absorption saturable sont développés afin de décrire le comportement de tels dispositifs et d'évaluer la pertinence du choix de telles matrices alliées au colorant BDN afin de créer des lasers Q-Switch en optique intégrée sur verre.
Author: Hana Ouslimani Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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De nombreux capteurs optiques, tels que les LIDARS, nécessitent des sources laser à la fois puissantes et spectralement fines. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est la réalisation de sources laser impulsionnelles intégrées, dont les caractéristiques spectrale et temporelle atteignent la limite théorique prédite par la théorie de Fourier. Pour ce faire, nous proposons une structure laser de type DFB avec un fonctionnement déclenché. La technologie de l'échange d'ions est retenue pour réaliser des guides d'onde amplificateurs dans un verre phosphate dopé ytterbium. La cavité DFB est ensuite constituée par gravure d'un réseau de Bragg à la surface des guides amplificateurs. Le comportement impulsionnel est obtenu par dépôt, sur la structure précédente, d'une couche mince d'acétate de cellulose dopée avec l'absorbant saturable BDN. Cette structure nous a permis d'obtenir des lasers impulsionnels monomodes longitudinaux dont les caractéristiques spectrales atteignent la limite de Fourier. Une étude en concentration d'absorbant saturable du superstrat montrent une variation de la durée des impulsions de 2,5 ns à 100 ns avec des puissances crêtes respectives de 30 W et 14 W. Nous parvenons donc à des spectres de largeur à mi-hauteur de valeur 9 MHz. Ces résultats ouvrent la voie à la réalisation de sources laser compactes pour les lidars embarqués.
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L'EPITAXIE EN PHASE LIQUIDE A PERMIS DE REALISER DES GUIDES PLANAIRES EMETTANT A TEMPERATURE AMBIANTE AUTOUR DE 2 MICRONS. LES MATERIAUX ETUDIES ONT ETE LE YAG (Y3AL5O12) ET LE YSO (Y2SIO5) DOPES PAR UN ION TERRE RARE TM3+. CE MEMOIRE DECRIT LES CONDITIONS NECESSAIRES POUR L'OBTENTION DE COUCHES DE BONNE QUALITE. IL MET NOTAMMENT EN AVANT LE FAIT QUE LES CONDITIONS DE CROISSANCE DU YSO SONT BEAUCOUP PLUS SEVERES QUE CELLES DU YAG (PLAGE DE SURSATURATION PLUS PETITE, VITESSE DE CROISSANCE PLUS FAIBLE). LES DIFFERENTES CARACTERISATIONS EFFECTUEES ONT MONTRE LA QUALITE DES GUIDES REALISES, NOTAMMENT LES PERFORMANCES LASER QUI ONT ETE OBTENUES. LES RESULTATS OBTENUS POUR LE YAG:TM CONFIRMENT LA BONNE ADAPTATION DES GUIDES A UN POMPAGE PAR DIODE. UN EFFET LASER A ETE OBTENU POUR LES GUIDES DE YSO:TM EN POMPANT AVEC UN LASER SAPHIR:TITANE. CE SONT LES PREMIERS RESULTATS LASER OBTENUS POUR DES GUIDES PLANAIRES DE YSO:TM. L'EPITAXIE EN PHASE LIQUIDE EST UNE TECHNIQUE QUI PERMET DE REALISER DES GUIDES PLANAIRES. TOUTEFOIS POUR CERTAINES APPLICATIONS L'UTILISATION DE GUIDES DE LARGEUR LIMITEE EST PLUS INTERESSANTE. NOUS AVONS DONC DEVELOPPE DES PROCEDES DE FABRICATION DE GUIDES DE LARGEUR LIMITEE. DEUX TECHNIQUES DIFFERENTES SONT EXPOSEES DANS CE MEMOIRE: L'UNE FAISANT APPEL A DES PROCEDES DE MICRO-USINAGE, QUE NOUS AVONS BAPTISE POLISCIAGE, ET LA SECONDE BASEE SUR UN PRINCIPE DE GRAVURE CHIMIQUE. LES RESULTATS OBTENUS SONT PROMETTEURS ET POURRAIENT ETRE UTILISES POUR DE FUTURES APPLICATIONS (GUIDES D'ONDES LASER, AMPLIFICATEURS)
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LA REALISATION DE COMPOSANTS ACTIFS EN OPTIQUE INTEGREE PRESENTE ACTUELLEMENT UN GRAND INTERET POUR LES TELECOMMUNICATIONS. LES VERRES DE FLUORURES ONT MONTRE LEURS EXCELLENTES PROPRIETES OPTIQUES SOUS LA FORME DE FIBRES LASERS ET AMPLIFICATRICES, L'EMPLOI DE TELS VERRES SEMBLE DONC DES PLUS PROMETTEURS EN OPTIQUE GUIDEE PLANAIRE. DEUX PROCEDES DE FABRICATION DE GUIDES D'ONDES PLANAIRES REALISES PAR ECHANGE D'IONS DANS DES VERRES DE FLUORURES SONT DECRITS. CETTE TECHNIQUE CONSISTE A MODIFIER LOCALEMENT LA COMPOSITION DU VERRE AFIN D'Y AUGMENTER L'INDICE DE REFRACTION, ET DE CREER UNE STRUCTURE GUIDANTE DONT LES CARACTERISTIQUES SONT DETERMINEES SOIT PAR DES METHODES OPTIQUES (M-LINES, MESURE DU CHAMP PROCHE,), SOIT PAR DES METHODES D'ANALYSE (MEB, SIMS,). UNE TECHNOLOGIE DE MASQUAGE PROPRE AUX VERRES DE FLUORURES A DU ETRE DEVELOPPEE. LES GUIDES CONFINES DE LARGEUR 3-4 M, OBTENUS SOIT PAR INTERDIFFUSION F#-OD#-, SOIT PAR INTERDIFFUSION F#-CL#-, SONT MONOMODES AUX DEUX LONGUEURS D'ONDE DE POMPE ET D'EMISSION DU NEODYME. CEPENDANT, DANS LES DEUX CAS, LES PERTES PAR PROPAGATION SONT ELEVEES, SUPERIEURES A 1 DB/CM. NOUS ETUDIONS LES PROPRIETES SPECTROSCOPIQUES DES TROIS TERRES RARES SELECTIONNEES ND#3#+, PR#3#+ ET ER#3#+, DANS LES GUIDES CONFINES. LA PRESENCE D'IONS OD#- A UNE INFLUENCE NEFASTE SUR LE RENDEMENT QUANTIQUE DES TERRES RARES, ENTRAINANT UNE DIMINUTION DES DUREES DE VIE DE ND#3#+ ET DE ER#3#+, ET UNE EXTINCTION DE LA FLUORESCENCE DE PR#3#+. LES GUIDES D'ONDES REALISES PAR ECHANGE F#-/CL#- SONT BEAUCOUP PLUS PERFORMANTS DU FAIT DE L'ABSENCE DE VIBRATEURS DE HAUTE ENERGIE. EN UTILISANT UN DOPAGE AU NEODYME, NOUS AVONS MESURE UN GAIN DE 2,7 DB/CM A 1,047 M POUR UNE PUISSANCE DE POMPE ABSORBEE DE 50MW. PAR AILLEURS, UN PROCEDE D'ENTERRAGE DES GUIDES D'ONDES EN COURS DE DEVELOPPEMENT DEVRAIT PERMETTRE D'ATTEINDRE DES PERTES PAR PROPAGATION INFERIEURES A 1 DB/CM, LAISSANT AUGURER UN MEILLEUR GAIN
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Le développement de nouvelles technologies pour l'affichage et la vidéoprojection est au coeur des recherches actuelles. Les sources lasers RGB (Red-Green-Blue) apparaissent comme la solution la plus prometteuse. La miniaturisation de telles sources est un défi maislaisse entrevoir de nombreuses applications.Ce travail de thèse s'inscrit à l'interface de ces deux problématiques : la réalisation d'une source laser RGB efficace à partir d'un unique matériau dans l'optique de réduire les coûtsde fabrication, et la miniaturisation de cette source par le développement de guides d'ondes microstructurés, assurant ainsi son intégrabilité. Dans cette optique, les verres de fluorozirconates appartenant au système ZBLA (Zr – Ba –La – Al) dopés Praséodyme sont étudiés. Le Praséodyme, présente trois émissions caractéristiques dans le bleu (478 nm), le vert (532 nm), et le rouge (635 nm) et peut être pompé dans le bleu à l'aide d'une diode laser bleue GaN (443 nm). Des guides d'ondes canalisés peuvent être réalisés à la surface des verres de fluorozirconates en utilisant le procédé flexible de l'échange ionique F-Cl-.L'étude se compose de plusieurs phases : l'élaboration et la caractérisation du matériau vitreux et la réalisation de guides d'ondes canalisés par échange ionique, l'étude spectroscopique de la terre rare dans cette matrice hôte, les mesures d'amplification optique et enfin, l'évaluation du potentiel laser du couple matrice/Praséodyme.
Author: Sébastien Forget Publisher: Springer ISBN: 3642367054 Category : Science Languages : en Pages : 179
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Organic lasers are broadly tunable coherent sources, potentially compact, convenient and manufactured at low-costs. Appeared in the mid 60’s as solid-state alternatives for liquid dye lasers, they recently gained a new dimension after the demonstration of organic semiconductor lasers in the 90's. More recently, new perspectives appeared at the nanoscale, with organic polariton and surface plasmon lasers. After a brief reminder to laser physics, a first chapter exposes what makes organic solid-state organic lasers specific. The laser architectures used in organic lasers are then reviewed, with a state-of-the-art review of the performances of devices with regard to output power, threshold, lifetime, beam quality etc. A survey of the recent trends in the field is given, highlighting the latest developments with a special focus on the challenges remaining for achieving direct electrical pumping of organic semiconductor lasers. A last chapter covers the applications of organic solid-state lasers.
Author: Fabien Bretenaker Publisher: World Scientific ISBN: 9814612421 Category : Science Languages : en Pages : 185
Book Description
This unique book provides an overview of the principle and applications of lasers enriched with numerous illustrations.Being over fifty years old, lasers continue to amaze us. Their performance characteristics are constantly reaching new limits, and the scope of their applications continues to expand. Yet, it took years of effort by teams of physicists to transform the fundamental notions of Einstein into the first experimental beam of laser light. And history is still going on as fundamental research is now triggered by its remarkable properties.This book addresses every aspects of laser light, from its fundamental principles to its industrial applications, at a level particularly suited for high school teachers, students, and anybody curious about science and technology.
Author: Thomas Moncond'huy
Author: Thomas Moncond'huy
Author: Hana Ouslimani
Author: Armelle Rameix
Author: Rafael Salas Montiel
Author: Emmanuelle Lemoine-Josse
Author: Mélinda Olivier
Author: Sébastien Forget
Author: Fabien Bretenaker