FR2932320A1

FR2932320A1 - Laser device for video display application, has oscillator including optical fiber whose chromatic dispersion is adjusted to obtain phase matching, and pump source for emitting pump wave with power greater than/equal to specific Watts

Info

Publication number: FR2932320A1
Application number: FR0853698A
Authority: FR
Inventors: Thierry Georges
Original assignee: OXXIUS
Current assignee: OXXIUS
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2009-12-11
Anticipated expiration: 2028-06-04
Also published as: FR2932320B1

Abstract

The device has an infrared laser pump source (1) for emitting a pump wave in a continuous manner, with power greater than or equal to 5 Watts. An optical fiber parametric oscillator has a non linear optical fiber (4) e.g. photonic crystal fiber or polarization maintaining fiber, whose chromatic dispersion is adjusted so as to obtain a phase matching. A demultiplexing device (7) is arranged in downstream of the oscillator to separate a stokes wave, an anti-stokes wave and a part of the pump wave. The laser pump source comprises diode pumped neodymium-doped yttrium aluminum garnet laser, diode pumped Ytterbium-doped yttrium aluminum garnet laser or diode pumped ytterbium doped fiber laser.

Description

" Oscillateur paramétrique optique à fibre par un mélange à quatre ondes." "Fiber optic parametric oscillator with a four-wave mix."

La présente invention concerne un dispositif laser comprenant une pompe laser infrarouge et un oscillateur paramétrique optique à fibre basé sur un principe de mélange à quatre ondes, cet oscillateur comprenant au moins une première fibre optique non linéaire dont la dispersion chromatique est ajustée de manière à obtenir un accord de phase. i0 L'amplification paramétrique par mélange à quatre ondes dans les fibres est connue depuis le début des années 1980 et a pour avantage une grande accordabilité en longueur d'onde. Le principe est basé sur la non linéarité optique de troisième ordre de la susceptibilité x(3' . Il s'agit d'un effet 15 non linéaire qui se produit lorsqu'au moins deux ondes de fréquences différentes se propagent ensemble dans un milieu non linéaire tel qu'une fibre optique. La non linéarité d'ordre trois de la fibre couple quatre ondes de fréquences Va>Vpl>Vp2>Vs (telles que Vpl+Vp2=Vs+Va). Deux ondes sont des pompes (vpl,vp2), l'une est l'onde Stokes ou signal (vs) et la dernière est 20 l'anti-Stokes ou idler (va). Lorsqu'une seule pompe est présente (vpl=vp2), le mélange est dit dégénéré. Lorsque la (ou les) pompe(s) est (sont) puissante(s), deux photons de pompes se transforment en un photon Stokes et un photon anti-Stokes. Cet effet est stimulé par la présence d'autres photons Stokes et anti-Stokes. L'effet n'est efficace qu'à la condition d'accord 25 de phase [3(vs)+ [3(va)= [3(vpl)+ [3(vp2), R étant le nombre d'onde. La condition d'accord de phase peut être explicitée en faisant un développement de Taylor au 4ème degré de la fonction d'onde autour de VZD (défini par [3(vzp)=0), soit [3(x)= [3(1)x+[3(2)x2/2+[3(3)x3/6+[3(4)x4/24 (où x=v-vzp). Si X=vp-vzp et Y=vp-vs, la condition d'accord approximée au 4ème degré s'écrit 30 y2=(-12/R(4))[R(2)+3(3)X+p(4)X2/2] Cette condition n'est possible que si [3(2) et [3(4) sont de signes opposés et si X est suffisamment petit, donc si vp est proche de VZD. La longueur d'onde de dispersion nulle ? zD=c/Vzp de la majorité des matériaux se trouve au-dessus de 1 dam. L'intérêt des fibres est que [3(v) peut être modifié par la géométrie de la fibre. Et notamment la valeur de 2Lzp peut être descendue jusqu'à approximativement 600 nm dans les fibres à cristaux photoniques. Depuis plusieurs années, des oscillateurs paramétriques à fibre ont été présentés afin de réaliser des sources accordables. Une telle source est constituée d'une pompe dont la longueur d'onde est accordable, d'une fibre fortement non linéaire et de miroirs. En général la pompe est impulsionnelle, ce qui permet de réduire le seuil d'oscillation. Récemment, des oscillateurs continus ont été proposés avec une cavité simplement résonante (fermée à la seule longueur d'onde Stokes par des io réseaux de Bragg) et une longueur d'onde de la pompe autour de 1.5 pm. Dans ces oscillateurs, la fibre est conventionnelle ou à cristal photonique. Notamment le document continuous-wave fiber optical parametric oscillator , Marhic et al., Optics letters, Vol. 27, No 16, August 15, 2002, p 1439-1441, décrit un oscillateur paramétrique optique à fibre (FOPO : Fiber 15 Optic Parametric Oscillator) par mélange à quatre ondes pompé par une onde continue. La cavité est réalisée en inscrivant des réseaux de Bragg sur une fibre optique hautement non linéaire d'une centaine de mètres. La pompe utilisée est une onde de 240 mW à 1563 nm. On connaît le document continuous-wave wavelength conversion in a 20 photonic crystal fiber with two zero-dispersion wavelengths , T. V. Andersen et al., Optics Express, 23 August 2004, Vol. 12, No. 17, p 4113-4122, décrivant une fibre à cristal photonique dans un oscillateur paramétrique optique à fibre par mélange à quatre ondes pompé par une onde continue de faible puissance. On obtient des signaux de sortie entre 500 et 650nm. 25 Cependant l'efficacité de conversion est très faible. Comme en général c'est l'accordabilité qui est recherchée dans les systèmes de l'art antérieur, les pompes sont des sources accordables. Le signal de la source est amplifié par un amplificateur à fibre optique EDFA (Erbium-doped fiber amplifier) généralement autour de 1.55 pm. La source 30 peut être un laser Ti :saphir (accordable entre 800 nm et 1 pm). The present invention relates to a laser device comprising an infrared laser pump and a fiber optic parametric oscillator based on a four-wave mixing principle, said oscillator comprising at least a first non-linear optical fiber whose chromatic dispersion is adjusted so as to obtain a live agreement. Parametric amplification by four-wave mixing in the fibers has been known since the early 1980s and has the advantage of great wavelength tunability. The principle is based on the third order optical nonlinearity of susceptibility x (3 '), which is a nonlinear effect that occurs when two or more waves of different frequencies propagate together in a non-linear medium. The nonlinear order of the fiber couples four frequency waves Va> Vpl> Vp2> Vs (such that Vp1 + Vp2 = Vs + Va) Two waves are pumps (vpl, vp2), one is the Stokes wave or signal (vs) and the last is the anti-Stokes or idler (va) When only one pump is present (vpl = vp2), the mixture is said degenerate When the pump (s) is (are) powerful, two photons of pumps are transformed into a Stokes photon and an anti-Stokes photon.This effect is stimulated by the presence of other Stokes photons and The effect is effective only on the condition of phase agreement [3 (vs) + [3 (va) = [3 (vp1) + [3 (vp2), where R is the number The phase agreement condition can be be explained by doing a Taylor development at the 4th degree of the wave function around VZD (defined by [3 (vzp) = 0), ie [3 (x) = [3 (1) x + [3 (2) x2 / 2 + [3 (3) x3 / 6 + [3 (4) x4 / 24 (where x = v-vzp). If X = vp-vzp and Y = vp-vs, the approximation condition approximated at the 4th degree is written y2 = (- 12 / R (4)) [R (2) +3 (3) X + p (4) X2 / 2] This condition is possible only if [3 (2) and [3 (4) are of opposite signs and if X is small enough, so if vp is close to VZD. The zero dispersion wavelength? zD = c / Vzp of the majority of materials is above 1 dam. The interest of the fibers is that [3 (v) can be modified by the geometry of the fiber. And in particular the value of 2Lzp can be lowered to approximately 600 nm in the photonic crystal fibers. For several years, parametric fiber oscillators have been introduced to achieve tunable sources. Such a source consists of a pump whose wavelength is tunable, a highly nonlinear fiber and mirrors. In general, the pump is impulse, which makes it possible to reduce the oscillation threshold. Recently, continuous oscillators have been proposed with a simply resonant cavity (closed at the single Stokes wavelength by Bragg gratings) and a wavelength of the pump around 1.5 pm. In these oscillators, the fiber is conventional or photonic crystal. In particular, the document Continuous-Wave Fiber Optic Parametric Oscillator, Marhic et al., Optics Letters, Vol. 27, No. 16, August 15, 2002, p 1439-1441, discloses a fiber optic parametric oscillator (FOPO: Fiber Optic Parametric Oscillator) by four-wave mixing pumped by a continuous wave. The cavity is made by inscribing Bragg gratings on a highly nonlinear optical fiber of a hundred meters. The pump used is a wave of 240 mW at 1563 nm. The continuous-wave document wavelength conversion in a photonic crystal fiber with two zero-dispersion wavelengths, T.V. Andersen et al., Optics Express, 23 August 2004, Vol. 12, No. 17, p 4113-4122, describing a photonic crystal fiber in a four-wave mixing fiber optical parametric oscillator pumped by a low power continuous wave. Output signals are obtained between 500 and 650 nm. However, the conversion efficiency is very low. As in general it is the tunability that is sought in the systems of the prior art, the pumps are tunable sources. The source signal is amplified by an EDFA fiber optic amplifier (Erbium-doped fiber amplifier) generally around 1.55 μm. The source 30 may be a Ti: sapphire laser (tunable between 800 nm and 1 μm).

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des systèmes de l'art antérieur en proposant un dispositif laser capable d'émettre dans le visible. 35 Un autre but de l'invention est la conception d'un oscillateur paramétrique optique à fibre capable d'émettre un signal de sortie puissant. The present invention aims to overcome the disadvantages of the systems of the prior art by providing a laser device capable of emitting in the visible. Another object of the invention is the design of a fiber optic parametric oscillator capable of emitting a powerful output signal.

La présente invention a encore pour but un dispositif laser capable d'émettre en deçà de 460nm. On atteint au moins l'un des buts précités avec un dispositif laser comprenant au moins une première pompe laser infrarouge en mode continu et un premier oscillateur paramétrique optique à fibre basé sur un principe de mélange à quatre ondes, ce premier oscillateur comprenant au moins une première fibre optique non linéaire dont la dispersion chromatique du nombre d'onde est ajustée de manière à obtenir un accord de phase. Selon l'invention, ladite au moins première pompe laser infrarouge émet à une io puissance supérieure ou égale à sensiblement 5W. Pour doubler indépendamment les ondes, le dispositif laser peut en outre comprendre un démultiplexeur disposé en aval du premier oscillateur de façon à séparer l'onde Stokes, l'onde anti-Stokes et le reste de l'onde pompe. 15 Le dispositif selon la présente invention peut avantageusement s'appliquer dans de nombreuses applications nécessitant des sources optiques continues de plusieurs longueurs d'onde ou des longueurs d'onde précises qui ne sont pas forcément accessibles par des transitions de terres rares. 20 Selon une implémentation de l'invention, le dispositif comprend en outre un doubleur de fréquence, tel qu'un cristal non linéaire d'ordre deux, pour chaque onde en sortie du démultiplexeur. A titre d'exemple non limitatif, avec une longueur d'onde de pompe autour de 1060 nm et une longueur d'onde anti-Stokes autour de 920 nm, on peut ainsi générer une onde dans 25 le rouge (doublement de l'onde Stokes), une onde dans le vert (doublement de la pompe) et une onde dans le bleu (doublement de l'onde anti-Stokes) pour une application RVB (Rouge-Vert-Bleu). Le dispositif selon l'invention est une solution industrielle simple de puissance élevée et permettant une conversion non linéaire. L'utilisation d'une source de grande puissance 30 permet une bonne efficacité de conversion non linéaire. Toujours avec une pompe puissante autour de 1060 nm et en doublant l'émission anti-Stokes à 884 nm ou à 650 nm, il s'agit d'une solution simple pour émettre un signal puissant à des longueurs d'ondes difficilement accessibles avec des terres rares, telles que par exemple 442nm ou 325 nm. On peut ainsi par exemple 35 remplacer l'une des longueurs d'onde du laser He/Cd. On peut encore par exemple émettre autour de 360nm. En complément notamment de ce qui précède, on peut donc aisément envisager une émission dans le rouge (autour de 620 nm) et dans le bleu (autour de 460 nm) pour une application d'affichage en couleur (RVB). Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend en outre une deuxième pompe laser infrarouge dont la fréquence est différente de la fréquence de la première pompe laser infrarouge. Ceci permet notamment d'abaisser le niveau de seuil pour la résonance dans l'oscillateur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la largeur de raie de l'onde émise par au moins la première pompe laser est inférieure à 0,5 io nm ou de préférence inférieure à 0,2 nm de façon à augmenter le taux de conversion non linéaire subséquent. De préférence, la fibre optique non linéaire du premier oscillateur peut être une fibre à cristaux photoniques de manière à pouvoir ajuster la longueur d'onde de dispersion nulle 2zo sur une plage importante et 15 d'augmenter la non linéarité, ou une fibre à maintien de polarisation de manière à optimiser l'étape de doublement de fréquence ou les deux à la fois. Selon un mode de réalisation, le premier oscillateur est simplement résonant à l'une des deux ondes Stokes ou anti-Stokes. Mais de préférence, 20 le premier oscillateur est doublement résonant à l'onde Stokes et l'onde anti- Stokes. Selon l'invention, le premier oscillateur est fermé en entrée par des réflecteurs haute réflexion supérieure à 99%, et fermé en sortie par des réflecteurs partiels de réflexion supérieure à 50%. 25 L'oscillateur peut donc être fermé par un jeu de réflecteurs ou miroirs à la fréquence va (ou vs) et optionnellement à la fréquence vs (ou va). Le miroir d'entrée est HR (haute réflexion). Par ailleurs, la réflexion du miroir de sortie est suffisamment grande pour limiter toute émission Raman parasite. En effet, le gain paramétrique et le gain Raman sont proportionnels. Si on 30 réduit le gain paramétrique en réduisant les pertes de la cavité, on réduit l'émission Raman. D'autres miroirs à d'autres fréquences vérifiant une relation d'accord de phase avec des fréquences existantes peuvent être ajoutés. Les réflecteurs ou miroirs sont préférentiellement des réseaux de Bragg inscrits dans la fibre optique. L'oscillation à la fréquence vs permet de 35 réduire le seuil d'oscillation à fréquence va et de réduire la largeur de raie d'émission. The present invention also aims a laser device capable of emitting below 460nm. At least one of the aforementioned objects is achieved with a laser device comprising at least a first continuous mode infrared laser pump and a first fiber optic parametric oscillator based on a four-wave mixing principle, said first oscillator comprising at least one first nonlinear optical fiber whose chromatic dispersion of the wavenumber is adjusted so as to obtain a phase agreement. According to the invention, said at least one infrared laser pump emits at a power greater than or equal to approximately 5W. To independently dub the waves, the laser device may further comprise a demultiplexer disposed downstream of the first oscillator so as to separate the Stokes wave, the anti-Stokes wave and the rest of the pump wave. The device according to the present invention can advantageously be applied in many applications requiring continuous optical sources of several wavelengths or specific wavelengths that are not necessarily accessible by rare earth transitions. According to an implementation of the invention, the device further comprises a frequency doubler, such as a non-linear second order crystal, for each wave at the output of the demultiplexer. By way of nonlimiting example, with a pump wavelength around 1060 nm and an anti-Stokes wavelength around 920 nm, it is thus possible to generate a wave in the red (doubling of the wave Stokes), a wave in the green (doubling of the pump) and a wave in the blue (doubling of the anti-Stokes wave) for an RGB (Red-Green-Blue) application. The device according to the invention is a simple industrial solution of high power and allowing a non-linear conversion. The use of a high power source 30 provides good nonlinear conversion efficiency. Still with a powerful pump around 1060 nm and doubling the anti-Stokes emission at 884 nm or 650 nm, it is a simple solution to emit a powerful signal at wavelengths that are difficult to access with rare earths, such as for example 442 nm or 325 nm. For example, one of the wavelengths of the He / Cd laser can be replaced. We can still for example emit around 360nm. In addition to the above, it is therefore easy to envisage an emission in the red (around 620 nm) and in the blue (around 460 nm) for a color display application (RGB). Advantageously, the device according to the invention further comprises a second infrared laser pump whose frequency is different from the frequency of the first infrared laser pump. This allows in particular to lower the threshold level for the resonance in the oscillator. According to an advantageous characteristic of the invention, the linewidth of the wave emitted by at least the first laser pump is less than 0.5 μm or preferably less than 0.2 nm so as to increase the conversion rate. subsequent non-linear Preferably, the non-linear optical fiber of the first oscillator may be a photonic crystal fiber so as to be able to adjust the zero dispersion wavelength over a wide range and increase the nonlinearity, or a hold fiber. polarization so as to optimize the frequency doubling step or both. According to one embodiment, the first oscillator is simply resonant to one of the two Stokes or anti-Stokes waves. Preferably, however, the first oscillator is doubly resonant to the Stokes wave and the anti-Stokes wave. According to the invention, the first oscillator is closed at the input by high reflection reflectors greater than 99%, and closed at the exit by partial reflection reflectors greater than 50%. The oscillator can therefore be closed by a set of reflectors or mirrors at the frequency va (or vs) and optionally at the frequency vs (or va). The input mirror is HR (high reflection). Moreover, the reflection of the output mirror is large enough to limit any parasitic Raman emission. Indeed, parametric gain and Raman gain are proportional. If the parametric gain is reduced by reducing cavity losses, the Raman emission is reduced. Other mirrors at other frequencies satisfying a phase matching relationship with existing frequencies can be added. The reflectors or mirrors are preferably Bragg gratings inscribed in the optical fiber. Oscillation at the frequency vs makes it possible to reduce the oscillation threshold at frequency va and to reduce the emission line width.

Avantageusement, le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens pour ajuster la réflectivité de réflecteurs présents dans le premier oscillateur. Cela permet d'ajuster notamment la puissance de sortie des signaux. Lorsque l'oscillateur est doublement résonant, le rapport des puissances entre le signal et l'idler permet également de modifier l'accord de phase donnant le gain maximum et permet également de corriger l'erreur du nombre d'onde. Lorsque le dispositif comprend plusieurs fibres optiques, l'ajustement de la réflectivité des réflecteurs permet de compenser les petites variations du nombre d'onde d'une fibre optique à l'autre. Lorsque les io réflecteurs sont des réseaux de Bragg, l'ajustement de la réflectivité consiste à accorder la longueur d'onde des réseaux de Bragg en température et en traction ou compression. Théoriquement, la plus grande fréquence que l'on peut obtenir à partir d'une pompe avec ce dispositif est va=2vp. Pratiquement, l'efficacité de 15 l'oscillateur chute lorsque l'écart de fréquence Va-Vp augmente. Une limite pratique serait plutôt va=1.5vp. Selon un mode de réalisation, le premier oscillateur est suivi d'un second oscillateur comprenant au moins une seconde fibre optique non linéaire dont la dispersion chromatique est ajustée de manière à vérifier un 20 accord de phase entre l'onde anti-Stokes du premier oscillateur, considérée comme la pompe du deuxième oscillateur, et les ondes Stokes et anti-Stokes du deuxième oscillateur. Plus précisément, cette fibre optique présente une dispersion chromatique du nombre d'onde [3(v) ajustée de manière à vérifier 25 R(Va2)+R(Vs2)= 2R(va), Va2 et vs2 étant les ondes anti-Stokes et Stokes de la seconde fibre. Cette seconde fibre optique non linéaire peut être déterminée de sorte que la fréquence de l'onde Stokes de la seconde fibre optique est identique à la fréquence d'une onde pompe. Préférentiellement le réflecteur total à la fréquence vat est inséré entre les deux fibres non linéaires et le 30 réflecteur de sortie de la fréquence vs est inséré entre les deux fibres optiques. La présente invention autorise la réalisation d'un oscillateur par cascade de fibres. En d'autres termes, le dispositif peut comprendre plusieurs autres fibres optiques dont la dispersion chromatique de chacune est ajustée 35 de manière à vérifier un accord de phase avec l'onde anti-Stokes de la fibre optique précédente. Cela permet d'atteindre des fréquences plus élevées ou de manière équivalente des longueurs d'ondes plus courtes. Avantageusement, dans le cas d'un oscillateur à plusieurs fibres optiques, le dispositif laser comprend en outre des moyens pour ajuster les longueurs d'onde d'au moins deux des ondes présentes dans une des fibres optiques de façon à compenser des variations du nombre d'onde d'une fibre optique à l'autre. Ces moyens pour ajuster peuvent comprendre des moyens pour ajuster les fréquences des ondes pompes lorsque le dispositif laser comporte deux pompes laser infrarouge. Pratiquement, l'utilisation de deux io pompes de fréquences Vp1=(Va+Vs)/2-8vp et Vp2=(Va+Vs)/2+8vp ajustables (paramètre 8vp) permet de compenser les variations du nombre d'onde sans modifier la fréquence des signaux de sortie, c'est bvp qui ajuste l'erreur de [3(v). Ces moyens pour ajuster peuvent également comprendre des moyens de tension ou préférentiellement de compression de réseaux de Bragg 15 inscrits dans une fibre optique. L'accord en longueur d'un réflecteur de Bragg inscrit sur une fibre optique a été démontré industriellement. De préférence, le dispositif selon la présente invention comporte une ou plusieurs pompes laser fixes permettant de générer des ondes de sortie fixes. Ces pompes sont choisies dans la liste suivante : un laser Nd :YAG 20 pompé par diode, un laser Yb :YAG pompé par diode, et un laser à fibre dopée Yb pompé par diode. Ce sont des sources qui peuvent émettre plusieurs Watts à quelques centaines de Watts autour de 1 dam. Advantageously, the device according to the invention further comprises means for adjusting the reflectivity of reflectors present in the first oscillator. This makes it possible to adjust, in particular, the output power of the signals. When the oscillator is doubly resonant, the ratio of the powers between the signal and the idler also makes it possible to modify the phase agreement giving the maximum gain and also makes it possible to correct the error of the wavenumber. When the device comprises several optical fibers, adjusting the reflectivity of the reflectors makes it possible to compensate for small variations in the wavenumber of one optical fiber to another. When the reflectors are Bragg gratings, the adjustment of the reflectivity consists in tuning the wavelength of the Bragg gratings in temperature and in traction or compression. Theoretically, the greatest frequency that can be obtained from a pump with this device is va = 2vp. In practice, the efficiency of the oscillator drops as the frequency deviation Va-Vp increases. A practical limit would be rather va = 1.5vp. According to one embodiment, the first oscillator is followed by a second oscillator comprising at least a second nonlinear optical fiber whose chromatic dispersion is adjusted so as to verify a phase agreement between the anti-Stokes wave of the first oscillator , considered as the pump of the second oscillator, and the Stokes and anti-Stokes waves of the second oscillator. More precisely, this optical fiber has a chromatic dispersion of the wavenumber [3 (v) adjusted so as to check R (Va2) + R (Vs2) = 2R (va), Va2 and v2 being the anti-Stokes waves. and Stokes of the second fiber. This second nonlinear optical fiber can be determined so that the frequency of the Stokes wave of the second optical fiber is identical to the frequency of a pump wave. Preferably, the total reflector at the frequency vat is inserted between the two nonlinear fibers and the output reflector of the frequency V 1 is inserted between the two optical fibers. The present invention authorizes the production of a cascade oscillator of fibers. In other words, the device may comprise several other optical fibers whose chromatic dispersion of each is adjusted so as to verify a phase agreement with the anti-Stokes wave of the preceding optical fiber. This makes it possible to reach higher frequencies or equivalent shorter wavelengths. Advantageously, in the case of a multiple optical fiber oscillator, the laser device further comprises means for adjusting the wavelengths of at least two of the waves present in one of the optical fibers so as to compensate for variations in the number of wave from one optical fiber to another. These means for adjusting may comprise means for adjusting the frequencies of the pump waves when the laser device comprises two infrared laser pumps. Practically, the use of two frequency pumps Vp1 = (Va + Vs) / 2-8vp and Vp2 = (Va + Vs) / 2 + 8vp adjustable (parameter 8vp) makes it possible to compensate for variations in the wavenumber without change the frequency of the output signals, it is bvp that adjusts the error of [3 (v). These means for adjusting can also comprise means of tension or preferably compression of Bragg gratings 15 inscribed in an optical fiber. The length agreement of a Bragg reflector inscribed on an optical fiber has been demonstrated industrially. Preferably, the device according to the present invention comprises one or more fixed laser pumps for generating fixed output waves. These pumps are selected from the following list: a diode pumped Nd: YAG laser, a diode pumped Yb: YAG laser, and a diode pumped Yf doped fiber laser. These are sources that can emit several Watts at a few hundred Watts around 1 dam.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à 25 l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une vue schématique générale d'un dispositif laser selon l'invention. - La figure 2 est une vue schématique d'un oscillateur 30 paramétrique optique à fibre selon l'invention comprenant plusieurs fibres optiques en cascade et émettant à 360nm. Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment which is in no way limitative, and the appended drawings, in which: FIG. 1 is a general schematic view of a laser device according to the invention. FIG. 2 is a schematic view of a fiber optical parametric oscillator according to the invention comprising several optical fibers in cascade and emitting at 360 nm.

Sur la figure 1 on voit un exemple de réalisation d'un émetteur RVB (rouge vert bleu) pour une application d'affichage de signaux vidéo. Cet 35 émetteur RVB comprend deux sources de pompe. Il s'agit de deux lasers à fibre 1 et 2 polarisés linéairement, émettant autour de 1064 nm, de largeur de raie préférentiellement inférieure à 0.2 nm et de longueur d'onde optionnellement accordable. Les deux sources 1 et 2 émettent deux ondes qui sont couplées dans une fibre optique 4 au moyen d'un coupleur 3. La fibre optique 4 est à cristal photonique à maintien de polarisation dont le zéro de dispersion chromatique se trouve préférentiellement entre 1070 et 1090 nm. Ce qui permet l'accord de phase entre la pompe (les ondes vpl et vp2), le signal anti-Stokes va autour de 920 nm et le signal Stokes vs autour de 1230 nm. La fibre optique 4 présente une dispersion chromatique du nombre d'onde [3(v) qui est ajustée de manière à obtenir l'accord de phase ( R(va)+R(vs)= R(vpl)+R(vp2) ) La fibre est préférentiellement fortement non linéaire (petite taille de mode) et à faible perte pour tous les signaux présents. Cette fibre optique 4 constitue en fait le coeur de l'oscillateur paramétrique optique. La longueur de fibre est suffisante pour minimiser le seuil de l'oscillateur et pour minimiser la largeur de raie des signaux. Des réflecteurs 5 et 6 aux longueurs d'onde Stokes et anti-Stokes permettent de réaliser un oscillateur doublement résonant. Ils sont réalisés par inscription de réseaux de Bragg dans la fibre optique 4. En sortie de l'oscillateur constitué par la fibre optique, un dispositif de démultiplexage 7 permet de séparer les différentes longueurs d'onde : Stokes, anti-Stokes et la(es) pompe(s). En sortie du dispositif de démultiplexage 7, un cristal non linéaire d'ordre deux 8 peut être ajouté afin de réaliser un doublage de fréquence sur un ou plusieurs signaux de sortie. Sur la figure 1 ; ce cristal doubleur a été ajouté sur les ondes Stokes et anti-Stokes afin d'obtenir du bleu autour de 460nm et du rouge autour de 615nm. Sur l'onde de la pompe le cristal non linéaire permet de sommer les deux fréquences de pompe (ou de doubler l'unique fréquence de pompe s'il existe une seule source laser) de façon à obtenir du vert autour de 532 nm. On peut également imaginer introduire un cristal non linéaire d'ordre deux 9 (en pointillé sur la figure 1) à la sortie de l'oscillateur (fibre optique 4) si l'on souhaite ne doubler qu'une seule fréquence ou si ce dernier a les moyens de doubler les trois fréquences à la fois. Dans ce cas, on utilise un seul cristal non linéaire pour le doublage de fréquence. In Figure 1 we see an embodiment of an RGB transmitter (red green blue) for a video display application. This RGB transmitter comprises two pump sources. It consists of two lasers with linearly polarized fibers 1 and 2, emitting around 1064 nm, with a line width preferably less than 0.2 nm and an optionally tunable wavelength. The two sources 1 and 2 emit two waves which are coupled in an optical fiber 4 by means of a coupler 3. The optical fiber 4 is polarization-maintaining photonic crystal whose chromatic dispersion zero is preferably between 1070 and 1090 nm. This allows the phase agreement between the pump (vpl and vp2 waves), the anti-Stokes signal goes around 920 nm and the signal Stokes vs around 1230 nm. The optical fiber 4 has a chromatic dispersion of the wave number [3 (v) which is adjusted so as to obtain the phase agreement (R (va) + R (vs) = R (vp1) + R (vp2) ) The fiber is preferentially strongly nonlinear (small mode size) and low loss for all present signals. This optical fiber 4 is in fact the heart of the optical parametric oscillator. The fiber length is sufficient to minimize the threshold of the oscillator and to minimize the linewidth of the signals. Reflectors 5 and 6 at the Stokes and anti-Stokes wavelengths make it possible to produce a doubly resonant oscillator. They are made by inscription of Bragg gratings in the optical fiber 4. At the output of the oscillator constituted by the optical fiber, a demultiplexing device 7 makes it possible to separate the different wavelengths: Stokes, anti-Stokes and es) pump (s). At the output of the demultiplexing device 7, a two-order non-linear crystal 8 may be added in order to perform frequency doubling on one or more output signals. In Figure 1; this doubling crystal was added on the Stokes and anti-Stokes waves to obtain blue around 460nm and red around 615nm. On the pump wave the non-linear crystal allows summing the two pump frequencies (or doubling the single pump frequency if there is only one laser source) so as to obtain green around 532 nm. It is also conceivable to introduce a two-way non-linear crystal 9 (dashed in FIG. 1) at the output of the oscillator (optical fiber 4) if it is desired to double a single frequency or if the latter has the means to double the three frequencies at once. In this case, a single non-linear crystal is used for the frequency doubling.

Avec le dispositif selon la présente invention on peut également réaliser une source continue et puissante autour de 360 nm. On utilise dans ce cas une unique pompe 10 (vp1) constituée par un laser à fibre émettant autour de 1 dam. L'oscillateur comprend plusieurs fibres optiques 12, 13 de type décrit précédemment et disposées en cascade. La pompe 10 génère un faisceau lumineux qui pénètre l'oscillateur via un coupleur 11. Les fibres optiques 12 et 13 possèdent une coupure monomode à une longueur d'onde inférieure à la longueur d'onde la plus faible se propageant dans ces fibres optiques. La conception de ces fibres optiques 12 et 13 est optimisée de façon à permettre un bon guidage et donc de faibles pertes à la fréquence vs, surtout io lorsque va-vs est grand. La deuxième fibre optique 13 possède une dispersion chromatique du nombre d'onde [3(v) qui est ajustée de manière à vérifier 13(va2)+R(vs2)= 2R(va); vs2 étant l'onde Stokes de la seconde fibre optique 13, Va2 étant l'onde anti-Stokes de la seconde fibre optique 13.With the device according to the present invention can also achieve a continuous source and powerful around 360 nm. In this case, a single pump 10 (vp1) consisting of a fiber laser emitting around 1 mA is used. The oscillator comprises several optical fibers 12, 13 of the type described above and arranged in cascade. The pump 10 generates a light beam that enters the oscillator via a coupler 11. The optical fibers 12 and 13 have a monomode cut at a wavelength less than the wavelength weakest propagating in these optical fibers. The design of these optical fibers 12 and 13 is optimized to allow good guidance and therefore low losses at the frequency vs, especially when va-vs is large. The second optical fiber 13 has a chromatic dispersion of the wavenumber [3 (v) which is adjusted to check 13 (va2) + R (vs2) = 2R (va); vs2 being the Stokes wave of the second optical fiber 13, Va2 being the anti-Stokes wave of the second optical fiber 13.

15 En particulier, un réflecteur total 14 à la fréquence vat est inséré entre les deux fibres optiques non linéaires 12 et 13, ainsi qu'un réflecteur partiel 15 de sortie de la fréquence vs. On peut mettre tous les réflecteurs en entrée de la première fibre optique et en sortie de la seconde. En revanche, pour minimiser les pertes, on peut mettre le réflecteur de sortie de vs en sortie de 20 la première fibre optique et le miroir d'entrée de Va2 et de vs2 en entrée de la deuxième fibre optique. Le démultiplexeur 16 disposé à la sortie de l'oscillateur permet de générer uniquement l'onde anti-Stokes autour de 720nm qui est doublée en fréquence au passage dans un cristal non linéaire 17.In particular, a total reflector 14 at the frequency vat is inserted between the two nonlinear optical fibers 12 and 13, as well as a partial output reflector 15 of the frequency. It is possible to put all the reflectors at the input of the first optical fiber and at the output of the second. On the other hand, to minimize the losses, the output reflector of vs can be set at the output of the first optical fiber and the input mirror of Va2 and of vs2 at the input of the second optical fiber. The demultiplexer 16 disposed at the output of the oscillator makes it possible to generate only the anti-Stokes wave around 720 nm which is doubled in frequency when passing through a non-linear crystal 17.

25 Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention.

Claims

REVENDICATIONS1. A laser device comprising at least a first continuous mode infrared laser pump for emitting a pump wave, and a first fiber optic parametric oscillator based on a four-wave mixing principle, said first oscillator comprising at least a first nonlinear optical fiber of which the chromatic dispersion is adjusted to obtain a phase agreement, characterized in that said at least one first infrared laser pump emits at a power greater than or equal to approximately 5W.

2. Device according to claim 1, characterized in that it further comprises a demultiplexer arranged downstream of the first oscillator so as to separate a Stokes wave, an anti-Stokes wave and a portion of the pump wave.

3. Device according to claim 2, characterized in that it further comprises a frequency doubler for each wave output of the demultiplexer so as to generate a wave in the red, a wave in the green and a wave in the blue .

4. Device according to claim 1, characterized in that it further comprises a frequency doubler output of the first oscillator. 25

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a second infrared laser pump whose frequency is different from the frequency of the first infrared laser pump. 30

6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the linewidth of the wave emitted by at least the first laser pump is less than 0.5 nm.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the linewidth of the wave emitted by at least the first laser pump is less than 0.2 nm. 5 2932320 - 10 -

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the nonlinear optical fiber of the first oscillator is a photonic crystal fiber.

9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the nonlinear optical fiber of the first oscillator is a polarization-maintaining fiber. io

10. Device according to any one of claims 2-9, characterized in that the first oscillator is simply resonant to one of the two Stokes or anti-Stokes waves.

11. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first oscillator is doubly resonant to the Stokes wave and the anti-Stokes wave.

12. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the first oscillator is closed at the input by reflectors high reflection greater than 99%, and closed at the output by partial reflectors of reflection higher than 50%.

13. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises means for adjusting the reflectivity of reflectors present in the first oscillator.

14. Device according to any one of claims 12 or 13, characterized in that the reflectors are Bragg gratings inscribed in the optical fiber. 30

15. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the first oscillator is followed by a second oscillator comprising at least a second nonlinear optical fiber whose chromatic dispersion is adjusted so as to verify a phase agreement. between the anti-Stokes wave of the first oscillator and the Stokes and anti-Stokes waves of the second oscillator. 5 25 2932320 - 11 -

16. Device according to claim 15, characterized in that a total reflector at the anti-Stokes wave of the second optical fiber is disposed between the first and the second optical fibers.

17. Device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it comprises an output reflector of the Stokes wave of the first optical fiber is disposed between the first optical fiber and the second optical fiber. i0

18. Device according to any one of claims 15 to 17, characterized in that in the case of a multiple optical fiber oscillator systems, the laser device further comprises means for adjusting the wavelengths of least two of the waves present in one of the optical fibers so as to compensate for variations in the wavenumber of one optical fiber to another.

19. Device according to claim 18, characterized in that these means for adjusting comprise means for adjusting the frequencies of the pump waves when the laser device comprises two infrared laser pumps.

20. Device according to claim 18 or 19, characterized in that these means for adjusting comprise compression means or voltage Bragg gratings inscribed in an optical fiber.

21. Device according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the frequencies of the output waves are fixed.

22. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that said at least one first infrared laser pump comprises a diode pumped Nd: YAG, a diode pumped Yb: YAG or a pump-doped Yb fiber laser. diode.