Author: Michel de Labachelerie Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 286
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L'objet de cette thèse est l'étude d'un laser à semi-conducteur à "cavité étendue" (LCE) constitué d'une diode laser insérée dans une cavité externe spectralement sélective.de grande longueur.On obtient ainsi une source accordable continue dont les caractéristiques spectrales sont nettement meilleures que celles d'une diode laser ordinaire : la plage d'accord passe de quelques nanomètres à plusieurs dizaines de nanomètres et la largeur de raie, réduite d'un facteur mille, devient inférieure à 100 kHz.Dans la première partie, les notions de base concernant les diodes laser sont résumées et un des plus récents modèles de laser utilisant le formalisme de la matrice densité est particulièrement dé taillé ; ce cadre théorique est ensuite utilisé dans une étude simplifiée bruit de phase des diodes laser.Dans la deuxième partie, les différentes questions concernant les lasers à cavités étendues sont abordées, des méthodes de mesure sont développées et conduisent à une évaluation complète de leurs caractéristiques énergétiques et spectrales qui sont expliquées dans les grandes lignes en utilisant la première partie.Dans la troisième partie on s'intéresse à l'accordabilité continue sans sauts de mode qui est possible avec ce type de laser ainsi qu'à sa stabilisation de fréquence à long terme.On montre en conclusion que les résultats obtenus justifient la poursuite et diversification des recherches sur ce sujet.
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Ce travail consiste à optimiser un laser à semi-conducteurs (SC)à cavité étendue (LCE), émettant à 852 nm. Dans un LCE, on allonge la longueur de la cavité de la diode laser par une section externe spectralement sélective de quelques centimètres de long. On réalise ainsi une source laser de haute pureté spectrale, nettement meilleure que celle d'une diode ordinaire. La réduction de la largeur de raie est très efficace, elle passe de quelques MHz à des largeurs de raie inférieures à 100 kHz, et la plage d'accordabilité (discontinue) en longueur d'onde passe de quelques nm à une vingtaine de nm. La première partie de ce rapport sera consacrée à un rappel des notions de base utiles des lasers à semi-conducteurs, qui interviennent dans l'analyse des effets de feedback optique quand la diode laser sera couplée à une cavité externe, et à la description de la structure des lasers à cavité externe, en particulier, le LCE étudié. Dans la deuxième partie, après avoir présenté différentes méthodes et questions nécessaires pour mieux caractériser et optimiser les LCE, nous présentons une nouvelle structure géométrique des LCE, assurant l'alignement de la cavité à_long terme, avec la possibilité d'avoir un accord continu en fréquence sans saut de mode. Enfin, dans la troisième partie, nous concluons par des applications de ces sources laser dans les domaines de recherche qui intéressent le Laboratoire de l'Horloge Atomique. Mots clés: Diode laser, feedback optique, cavité étendue, pureté spectrale, auto-alignement, accordabilité continue, piège magnéto-optique, génération de l'harmonique 2.
Author: Sylvain Mailhot Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada ISBN: 9780612174566 Category : Languages : fr Pages : 450
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UNE NOUVELLE GENERATION DE SYSTEMES OPTIQUES BASEE SUR LA DETECTION COHERENTE EST EN TRAIN D'EMERGER. CES SYSTEMES NECESSITENT DES LASERS PERFORMANTS DE TYPE A CONTRE-REACTION DISTRIBUEE OU A CAVITE COMPOSITE. CETTE THESE PROPOSE UNE ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE SUR LE BRUIT ET LA MODULATION DE CE TYPE DE LASERS. LA METHODE GENERALE BASEE SUR LA FONCTION DE GREEN, PERMETTANT DE DECRIRE LES PROPRIETES DE BRUIT ET DE MODULATION D'UN LASER A SEMI-CONDUCTEUR, EST GENERALISEE DANS LE CAS D'UNE STRUCTURE COMPLEXE. DEUX PARAMETRES TRES IMPORTANTS ONT ETE PARTICULIEREMENT ETUDIES. IL S'AGIT DU TAUX D'EMISSION SPONTANEE COUPLEE AU MODE ET DU FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE EFFECTIF. A PARTIR DE CE MODELE THEORIQUE GENERAL, L'EXCES DE BRUIT D'EMISSION SPONTANEE POUR DIFFERENTES STRUCTURES DE LASERS EST MIS EN EVIDENCE. LA SENSIBILITE DE CE TYPE DE LASERS VIS-A-VIS DES REFLEXIONS EXTERNES EST DEFINIE DE MANIERE GENERALE. POUR DE LASERS A PLUSIEURS SECTIONS, IL EST MONTRE QUE LE TAUX D'EMISSION SPONTANEE COUPLEE AU MODE ET LE FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE DEPENDENT DES CONDITIONS D'INJECTION DES COURANTS. UNE MODULATION PURE EN FREQUENCE OU EN AMPLITUDE PEUT ETRE OBTENUE EN CHOISISSANT UN TAUX APPROPRIE DE SEPARATION DES COURANTS DE MODULATION. LES BRUITS DE GRENAILLE ASSOCIES AUX PORTEURS CONDUISENT DANS CE CAS A UNE LARGEUR SPECTRALE NON NEGLIGEABLE. EN CE QUI CONCERNE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX, UNE REDUCTION DU CHIRP ET UNE VARIATION DE L'AMORTISSEMENT DES OSCILLATIONS DE RELAXATION ONT ETE MISES EN EVIDENCE POUR UN LASER DFB SOUMIS A UNE CONTRE-REACTION OPTIQUE EXTERNE. CES RESULTATS SONT BIEN EXPLIQUES PAR LE MODELE DES EQUATIONS D'EVOLUTION GENERALISEES. LA SYNCHRONISATION D'UN LASER PAR INJECTION OPTIQUE SUR UNE BANDE LATERALE DE MODULATION EN FREQUENCE D'UN AUTRE LASER A ETE DEMONTREE EN UTILISANT DEUX LASERS DBR A DEUX ELECTRODES. UN LASER A CAVITE ETENDUE A ETE REALISE AU LABORATOIRE: UNE ACCORDABILITE DE 40 NM A ETE OBTENUE AUTOUR DE LA LONGUEUR D'ONDE 1,54 M; LA LARGEUR SPECTRALE A ETE REDUITE JUSQU'A UNE CENTAINE DE KILOHERTZ. CE LASER A ETE UTILISE DANS UN SYSTEME D'HETERODYNAGE. LES CARACTERISTIQUES EXPERIMENTALES D'UN LASER DBR A DEUX SECTIONS ONT ETE PRESENTEES. IL A ETE MONTRE NOTAMMENT, POUR LA PREMIERE FOIS, QUE LE BRUIT DU COURANT D'INJECTION DANS LA SECTION DE BRAGG INTRODUIT UNE LARGEUR SPECTRALE SUPPLEMENTAIRE IMPORTANTE. UNE ETUDE DE L'INFLUENCE DES EFFETS NON-LINEAIRES SUR LA LARGEUR SPECTRALE D'UN LASER DFB MONO-SECTION EST EGALEMENT PRESENTEE. IL EST MONTRE QUE LA SATURATION DU GAIN INTRABANDE CONDUIT A UNE AUGMENTATION DU FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE. EN REVANCHE, LA SATURATION INHOMOGENE SPATIALE DE LA DENSITE DES PORTEURS A PEU DE CONSEQUENCES SUR LES PROPRIETES DYNAMIQUES ET SPECTRALES. PAR L'INTERMEDIAIRE DES EFFETS THERMIQUES ET DES EFFETS NON-LINEAIRES, LE BRUIT DE GRENAILLE DES PORTEURS ET LE BRUIT DU COURANT D'ALIMENTATION PEUVENT CONDUIRE, POUR CE TYPE DE STRUCTURE, A UNE LARGEUR SPECTRALE SUPPLEMENTAIRE.
Author: Jacques Vanier Publisher: CRC Press ISBN: 1466576979 Category : Science Languages : en Pages : 478
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This volume covers advances in atomic frequency standards (atomic clocks) from the last several decades. It explains the use of techniques, such as laser optical pumping, coherent population trapping, laser cooling, and electromagnetic and optical trapping, in the implementation of classical microwave and optical atomic frequency standards. The authors describe the basic physics behind the operation of atomic clocks, explore new frequency standards that provide better stability and accuracy than conventional standards, and illustrate the application of atomic clocks in various areas.
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Les OP-VECSELs (Optically Pumped Vertical External Cavity Semiconductor Lasers) sont des sources permettant d'obtenir des faisceaux circulaires de bonne qualité et de puissance élevée. De plus, la cavité externe permet d'envisager la réalisation de sources impulsionnelles par l'insertion d'un miroir à absorbant saturable (SESAM) dans la cavité et la mise en place d'un régime de blocage de modes passif. Ce travail de thèse a porté sur la réalisation et l'étude des OP-VECSEL, des SESAMs et des cavités optiques adaptés à la réalisation d'une source impulsionnelle à l,55 [mu]m. Le cœur de ce travail de thèse a consisté en la conception, la caractérisation, et l'obtention du fonctionnement laser en continu d'OP-VECSELs réalisés monolithiquement sur InP. La principale difficulté pour l'obtention de l'effet laser en continu a été la gestion de l'échauffement, particulièrement important lors du pompage optique des matériaux à l'accord de maille sur InP. L'effet laser à 1,55 [mu]m en pompage continu à température ambiante a cependant été obtenu, avec un seuil de 6 kW/cm^2, et une puissance de sortie de 4 mW à OʿC. Ce résultat est une première pour une structure OP- VECSEL monolithique sur InP émettant à 1,55 [mu]m. La réalisation d'une source impulsionnelle nécessite l'amélioration des propriétés thermiques des OP-VECSELs, et nous proposons de nouvelles structures satisfaisant à cette contrainte. La génération d'impulsions brèves à haut débit nécessite l'accélération de la dynamique de fonctionnement des SESAMs. Pour ce faire, nous proposons une méthode originale, consistant à placer le puits quantique jouant le rôle d'absorbant saturable très près de la surface du composant, pour bénéficier des recombinaisons rapides des porteurs sur les états de surface. Nous proposons également des configurations de cavités optiques compactes adaptées à l'obtention d'impulsions à un débit supérieur à 2 GHz.
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AMELIORATION DE LA PURETE SPECTRALE D'UN LASER A SEMICONDUCTEUR EMETTANT A 1,5 MU PAR ADJONCTION D'UNE CAVITE PASSIVE A LA CAVITE DE LA DIODE. LARGEUR DE RAIE INFERIEURE A 20 KHZ. LASER ACCORDABLE SUR PLUSIEURS DIZAINES DE NANOMETRES. - THEORIE DU LASER A CAVITE ETENDUE. METHODES DE MESURE DE LA LARGEUR DE RAIE DES LASERS A SEMICONDUCTEUR. APPLICATION DU LASER A CAVITE ETENDUE A L'ANALYSE SPECTRALE D'UN LASER A CONTRE REACTION DISTRIBUEE. UTILISATION DU LASER A CAVITE ETENDUE POUR FAIRE UN RELEVE DU SPECTRE D'ABSORPTION DE L'AMMONIAC GAZEUX AUTOUR DE 1,5 MU . DETERMINATION DE LA STABILITE EN FREQUENCE A LONG TERME DU LASER A CAVITE ETENDUE ASSERVI SUR UNE RAIE D'ABSORPTION DE L'AMMONIAC.
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Les Structures localisées (SLs) apparaissent dans les milieux dissipatifs nonlinéaires ayant un grand rapport d'aspect et où plusieurs solutions coexistent pour la même gamme de paramètres. Elles ont des longueurs de corrélations bien plus courtes que la taille du système ce qui en fait des objets individuellement adressables. Les SLs ont été largement étudiées dans les résonateurs optiques pour leur potentiel dans le traitement tout-optique d'information. Nous focalisons nos recherches sur les structures localisées temporelles obtenues dans un laser à blocage de modes passif. Il s'agit, plus spécifiquement, d'un laser à Cavite Verticale Émettant par la Surface (VCSEL) monté dans une cavité externe délimitée par un Miroir Semiconducteur à Absorption Saturable (SESAM). Nous montrons que les pulses émis par ce système peuvent être individuellement allumés et éteints par le biais d'impulsions électriques dans le courant de pompage. Nous étudions la possibilité de déplacer ces pulses l'un par rapport à l'autre et/ou de reconfigurer leur disposition dans la cavité à l'aide d'une modulation du paramètre de pompage. Ceci nous a permis de découvrir un nouveau paradigme pour la dynamique pour les SLs, jusqu'ici étudiées seulement dans les systèmes à symétrie de parité (systèmes spatiaux et résonateurs à Fibre de (type Kerr). En effet, dans notre système, le temps de réponse fini du milieu semiconducteur introduit la causalité dans la cavité, brisant ainsi la symétrie de parité du système. Ceci a des conséquences très importantes sur la vitesse de propagation des SLs, sur leurs formes et sur leurs interactions. Dans la partie finale de ma thèse, inspiré par le résultat obtenu dans ce système, je m'intéresser à l'implémentationdes SLs spatio-temporelle, aussi appelées Balles de Lumière (BLs). En effet, une version similaire de ce système a servi pour implémenter des SLs dans la section transverse du résonateur, ce qui en fait un bon candidat pour générer des BLs. Nous étudions donc les modifications à apporter pour atteindre ces structures. Les indications obtenues ont suggéré de remplacer le VCSEL par un dispositif similaire mais incapable de laser sans un miroir externe. Ce dispositif, appelé demi-VCSEL ou VECSEL et son SESAM compatible ont été fabriqués par l'Institut d'Electronique et des Systèmes de Montpellier. L'optimisation des caractéristiques de ces dispositifs permet d'atteindre le régime de localisation temporelle, ce qui est un résultat prometteur vers les Balles de Lumière.
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CE TRAVAIL RAPPORTE UNE ANALYSE DETAILLEE DES PROPRIETES SPECTRO-TEMPORELLES DES LASERS A SEMICONDUCTEURS IMPULSIONNELS EMETTANT A 1,3 M ET 1,5 M ET PRESENTE DES SCHEMAS ORIGINAUX POUR LA GENERATION D'IMPULSIONS BREVES, A TRES GRANDE ACCORDABILITE, ET COHERENTES. L'ETUDE SPECTRO-TEMPORELLE DES DIODES LASERS EN REGIME DE COMMUTATION, ET EN PARTICULIER LA MESURE DU FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE , PERMET DE DEFINIR LES PARAMETRES QUI INFLUENCENT LES EFFETS DE DERIVE DE FREQUENCE ACCOMPAGNANT L'EMISSION IMPULSIONNELLE DES DIODES LASERS. DES MESURES RESOLUES EN TEMPS DE L'EMISSION SPONTANEE ET STIMULEE DEMONTRENT QUE LA DERIVE DE FREQUENCE EST DIRECTEMENT LIEE A LA DENSITE DE PORTEURS. UNE ANALYSE EXPERIMENTALE DETAILLEE DU FACTEUR DANS DES LASERS DFB PERMETTENT DE DEFINIR DES STRUCTURES A FORTE OU FAIBLE DERIVE DE FREQUENCE. LES RESULTATS PRECEDENTS SONT EXPLOITES POUR OBTENIR DES IMPULSIONS BREVES ( 1-2 PS) PAR LA SIMPLE TECHNIQUE DE COMPRESSION LINEAIRE PAR FIBRE OPTIQUE, A PARTIR DE LASER DFB OPTIMISES POUR PRESENTER UNE FORTE DERIVE DE FREQUENCE EN REGIME IMPULSIONNEL ( 300 GHZ). POUR LA GENERATION D'IMPULSIONS PICOSECONDES A TRES GRANDE ACCORDABILITE, UN SCHEMA ORIGINAL BAPTISE SCHEMA D'AUTO-INJECTION EST DEVELOPPE. LES ANALYSES EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DU PROCESSUS DE SELECTION MODALE MONTRENT QUE L'AUTO-INJECTION SE DISTINGUE DU BLOCAGE DE MODES EN CAVITE EXTERNE, ET DU VERROUILLAGE PAR INJECTION D'UN LASER ESCLAVE PAR UN LASER MAITRE. CE SCHEMA PERMET DE SONDER DIRECTEMENT EN REGIME IMPULSIONNEL ET A CHAQUE LONGUEUR D'ONDE LE FACTEUR DE DIODES LASERS FABRY-PEROT. COMPLETE PAR DES TECHNIQUES DE COMPRESSION, IL PERMET DE GENERER DES IMPULSIONS BREVES ET ACCORDABLES. POUR LA GENERATION D'IMPULSIONS COHERENTES, UN SCHEMA DE LASER DFB EN CAVITE EXTERNE A MODES BLOQUES EST PRESENTE, ET LES IMPULSIONS OBTENUES AVEC CE SCHEMA REPONDENT AUX EXIGENCES REQUISES POUR LES TRANSMISSIONS SOLITONS. UNE ANALYSE THEORIQUE EXPLIQUE LES EFFETS D'AFFINEMENT SPECTRAL OBTENUS DANS CERTAINES CONDITIONS D'EXCITATION ELECTRIQUE
Author: Michel de Labachelerie
Author: Mimoun Mezrhab![Contribution à l'étude des propriétés spectrales et spatiales des lasers à semi-conducteurs en cavité externe [microforme] PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/rqw5zQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Sylvain Mailhot
Author: Guang-Hua Duan
Author: Jacques Vanier
Author: Clémentine Symonds
Author: Kédro Diomandé
Author: Claude-Albert Berseth
Author: Patrice Camelin
Author: SOPHIE.. BOUCHOULE