FR3133929A1 - Guide d’onde multimode configuré pour générer une radiation monomode à partir d’une radiation monomode. - Google Patents
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Abstract
- Guide d’onde multimode configuré pour générer une radiation monomode à partir d’une radiation monomode. - Le guide d’onde (1) présente au moins un ensemble (10) d’au moins un réseau d’indice (i1, i2, i3, i4) inscrit dans le guide d’onde (1) associés chacun à un mode excité et au moins un ion dopant (33) configuré pour absorber la radiation de pompe (31) dans au moins une deuxième portion (B) du guide d’onde (1), le profil d’indice non linéaire du ou de chacun des réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) et la longueur de propagation (L) étant définis en fonction de la radiation d’entrée (21) susceptible d’entrer dans le guide d’onde (1) de façon que la radiation de sortie (11) présente une intégrale B supérieure ou égale à 0,1π. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne le domaine des guides d’onde. En particulier, il concerne les guides d’onde multimodes, tels que des fibres optiques multimodes.
Les guides d’onde multimodes ne sont généralement pas utilisés pour les amplificateurs lasers. En effet, les guides d’onde multimodes permettent de propager simultanément plusieurs modes transverses d’une radiation. Ainsi, une radiation sensiblement monomode en entrée d’un guide d’onde multimode et se propageant dans le guide d’onde devient en sortie une radiation multimode plus divergente qu’une radiation monomode. Cela limite donc l’utilisation d’un guide d’onde multimode dans de nombreuses applications telles que l’imagerie biologique, les LIDAR (« Light Detection And Ranging » en anglais pour « détection et estimation de la distance par la lumière »), la désignation laser, la spectroscopie, la microspectroscopie, etc. L’utilisation d’un guide d’onde monomode paraît être une bonne solution afin de minimiser le nombre de modes en sortie du guide d’onde. Toutefois, ce type de guide d’onde est limité quant à la puissance de la radiation laser pouvant s’y propager. Un guide d’onde multimode permet une propagation de radiations lasers présentant une puissance plus importante que la puissance possible dans un guide d’onde monomode. Par ailleurs, la largeur d’une fibre multimode est, en général, plus grande que la largeur d’une fibre monomode. Cette largeur plus importante permet de repousser l’apparition d’effets non linéaires parasites importants, ce qui préserve la qualité spectrale de la radiation laser. La propagation des radiations lasers sur un nombre réduit de modes dans les guides d’onde multimodes revêt donc un intérêt important pour garantir une radiation laser avec de bonnes qualités spatiales et spectrales en sortie du guide d’onde.
La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients d’une fibre multimode en proposant un guide d’onde permettant de minimiser le nombre de modes qui guident les radiations jusqu’à la sortie dudit guide d’onde.
À cet effet, l’invention concerne un guide d’onde multimode configuré pour générer une radiation de sortie sensiblement monomode à un mode d’ordre souhaité à partir d’une radiation d’entrée sensiblement monomode dans le domaine spatial, le guide d’onde comportant un axe longitudinal, une entrée de radiation à une première extrémité de l’axe longitudinal par laquelle la radiation d’entrée est susceptible d’entrer et une sortie de radiation à une deuxième extrémité de l’axe longitudinal par laquelle la radiation de sortie est susceptible de sortir, le guide d’onde présentant une longueur de propagation entre l’entrée de radiation et la sortie de radiation.
Selon l’invention, le guide d’onde présente :
- au moins un ensemble d’au moins un réseau d’indice inscrit dans le guide d’onde, le ou chacun des réseaux d’indice d’un ensemble est associé à un mode excité correspondant à un mode de résonnance susceptible d’être excité par une propagation de la radiation d’entrée dans le guide d’onde selon l’axe longitudinal, le ou chacun des réseaux d’indice présentant un profil d’indice linéaire et un profil d’indice non linéaire qui évoluent transversalement et longitudinalement dans le guide d’onde, le ou les ensembles étant disposés sur au moins une première portion du guide d’onde la plus proche de la sortie de radiation,
- au moins une entrée de radiation de pompe par laquelle une radiation de pompe est susceptible d’entrer,
- au moins un ion dopant configuré pour absorber la radiation de pompe dans au moins une deuxième portion du guide d’onde ;
le profil d’indice non linéaire du ou de chacun des réseaux d’indice et la longueur de propagation étant définis en fonction de la radiation d’entrée susceptible d’entrer dans le guide d’onde de façon que la radiation de sortie présente une intégrale B supérieure ou égale à 0,1π.
Ainsi, grâce au guide d’onde, les ensembles de réseaux d’indice permettent un échange d’énergie entre les modes excités afin que l’énergie de tous les modes excités soit transférée vers le mode souhaité.
Avantageusement, le ou les réseaux d’indice associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal qui dépend d’une différence de vitesse de propagation entre le mode excité et le mode d’ordre souhaité.
Selon une particularité, chaque mode excité présentant une vitesse de propagation, le ou les réseaux d’indice associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal qui dépend de la vitesse de propagation du mode excité associé.
Selon une autre particularité, chaque mode excité présentant une vitesse de propagation, le ou les réseaux d’indice associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal qui dépend de la vitesse de propagation du mode d’ordre souhaité.
Selon une autre particularité, le ou les réseaux d’indice associés à un même mode excité présente une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal qui dépend d’une évolution spatiale transversale de l’épaisseur du guide d’onde.
Par ailleurs, le ou les ions dopants présentent un profil de concentration selon la section transversale présente en forme de cloche.
En outre, la deuxième portion du guide d’onde est plus proche de l’entrée de radiation que la première portion.
De plus, le guide d’onde est configuré pour générer une radiation de sortie à partir d’une radiation d’entrée sensiblement monomode dans le domaine spatial et dans le domaine temporel.
Par exemple, le guide d’onde présente un cœur cylindrique et une gaine périphérique recouvrant le cœur cylindrique, le cœur cylindrique s’étendant entre la première extrémité et la deuxième extrémité le long de l’axe longitudinal.
Par exemple, le guide d’onde présente un profil d’indice selon la section transversale qui répond à la condition suivante : ,
dans laquelle :
De plus, le guide d’onde présente un profil d’indice selon la section transversale qui répond à la condition suivante : .
En outre, le guide d’onde forme une fibre optique effilée adiabatique.
De plus, le ou les réseaux d’indice associés à un même mode excité présente une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal qui dépend d’une évolution spatiale du diamètre du guide d’onde.
L’invention concerne également un système amplificateur,
caractérisé en ce qu’il comprend :
- au moins un guide d’onde tel que décrit ci-dessous,
- une source de radiation configurée pour générer une radiation d’entrée sensiblement monomode dans le domaine spatial et dans le domaine temporel ;
- au moins une source de radiation de pompe configurée pour générer une radiation de pompe apte à être absorbée par le ou les ions dopants.
De plus, la radiation d’entrée générée par la source de radiation est également une radiation à modes longitudinaux bloqués en phase.
L’invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la représente une vue en coupe d’un mode de réalisation du système amplificateur comprenant le guide d’onde.
- la représente un exemple de profil d’indice d’un réseau d’indice selon un plan transversal du guide d’onde.
- la représente une coupe du guide d’onde comprenant des réseaux d’indice inscrits selon un mode de réalisation.
- la représente une coupe du guide d’onde comprenant des réseaux d’indice inscrits selon un autre mode de réalisation.
- la représente une coupe du guide d’onde comprenant des réseaux d’indice inscrits et répartis de façon différente en fonction du mode excité associé selon un mode de réalisation.
- la représente une coupe du guide d’onde comprenant des réseaux d’indice inscrits et répartis de façon différente en fonction du mode excité associé selon un autre mode de réalisation.
La représente un mode de réalisation du guide d’onde 1. Le guide d’onde 1 peut correspondre à un guide d’onde multimode non linéaire. Le guide d’onde 1 possède un profil d’indice uniforme. Le guide d’onde 1 est configuré pour générer une radiation de sortie 11 sensiblement monomode à un mode d’ordre souhaité à partir d’une radiation d’entrée 21 sensiblement monomode dans le domaine spatial. Le guide d’onde 1 peut aussi être configuré pour générer une radiation de sortie 11 à partir d’une radiation d’entrée 21 sensiblement monomode dans le domaine spatial et dans le domaine temporel.
Le guide d’onde 1 comporte un axe longitudinal 14. Il comprend également une entrée de radiation E à une extrémité E1 de l’axe longitudinal 14 par laquelle la radiation d’entrée 21 est susceptible d’entrer. Le guide d’onde 1 comprend également une sortie de radiation S à une extrémité E2 de l’axe longitudinal 14 par laquelle la radiation de sortie 11 est susceptible de sortir. Le guide d’onde 1 présente une longueur de propagation L entre l’entrée de radiation E et la sortie de radiation S.
Avantageusement, le guide d’onde 1 peut comporter deux fenêtres, une en entrée de radiation E et une en sortie de radiation S, afin de faciliter le couplage et le découplage de la radiation et de protéger les embouts du guide d’onde 1 contre un endommagement optique, mécanique et/ou thermique.
Une radiation sensiblement monomode correspond à une radiation présentant un nombre réduit de modes longitudinaux et spatiaux. Par exemple, une radiation sensiblement monomode présente environ un à cinq modes longitudinaux et spatiaux.
Le guide d’onde 1 présente au moins un ensemble 10 d’au moins un réseau d’indice i1, i2, i3, i4 inscrit dans le guide d’onde 1. Sue la figure, on a représenté quatre réseaux d’indice i1, i2, i3 et i4. Mais, on comprendra que le nombre de réseaux d’indice peut être inférieur ou supérieur à quatre.
L’inscription modifie localement la structure du matériau formant le guide d’onde 1 et induit une variation de l’indice linéaire n3 et/ou de l’indice non linéaire n32.
Sur la , la , la et la , le guide d’onde comprend quatre ensembles 10 de réseaux d’indice (de réfraction) i1, i2, i3, i4 inscrits. Chaque ensemble 10 comprend quatre réseaux d’indice i1, i2, i3, i4, …ij qui appartiennent chacun à un ensemble 10 différent.
Chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 correspond à un réseau d’indice qui peut être inscrit au laser par interférométrie ou par laser femtoseconde.
Selon un premier mode de réalisation, chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 correspond à un réseau d’indice i1, i2, i3, i4,…ij inscrit par photo-inscription.
Selon un deuxième mode de réalisation, chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 correspond à un réseau d’indice i1, i2, i3, i4 inscrit par absorption multi-photonique.
D’autres méthodes permettant d’inscrire un réseau d’indice peuvent également être utilisées.
Chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 d’un ensemble 10 est associé à un mode excité. Un mode excité correspond à un mode de résonnance susceptible d’être excité par une propagation de la radiation d’entrée 21 dans le guide d’onde 1 le long de l’axe longitudinal 14. Chaque mode excité présente une vitesse de propagation. Ainsi, pour chaque mode excité, il existe un réseau d’indice i1, i2, i3, i4 dans chacun des ensembles 10.
Chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 présente un profil d’indice linéaire n3 et un profil d’indice non linéaire n32qui évoluent transversalement et longitudinalement dans le guide d’onde 1. Le ou les ensembles 10 sont disposés sur au moins une portion A du guide d’onde 1 la plus proche de la sortie de radiation S.
De préférence, les réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 sont inscrits sur l’ensemble de la longueur de propagation L du guide d’onde 1 afin de compenser les effets du couplage de modes excités incohérents induits par les défauts du guide d’onde 1 mais aussi par les courbures de celui-ci qui peuvent apparaitre sur l’ensemble de sa longueur.
Les réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 présentant un profil d’indice linéaire n3 permet de favoriser les mélanges à deux ondes et donc de rompre l’orthogonalité entre les modes excités et de permettre un échange d’énergie entre eux.
De façon non limitative, la portion A du guide d’onde correspond à une moitié du guide d’onde 1 la plus proche de la sortie de radiation S.
Le guide d’onde 1 comprend également au moins une entrée de radiation de pompe 32 par laquelle une radiation de pompe 31 est susceptible d’entrer dans le guide d’onde 1. Dans le cas où le guide d’onde 1 comprend plusieurs entrées de radiation de pompe 32, lesdites entrées sont répartie le long du guide d’onde 1 dans la direction de l’axe longitudinal 14. Les entrées de radiation de pompe 32 peuvent être réparties périodiquement le long du guide d’onde 1. Pour des raisons de clarté des figures, les entrées de radiation de pompe 32 ne sont pas représentées sur les figures 3 à 6.
Le guide d’onde 1 présente également au moins un ion dopant 33 configuré pour absorber la radiation de pompe 31 dans au moins une portion B du guide d’onde 1. Le ou les ions dopants 33 sont représentés schématiquement par des points sur la . Pour des raisons de clarté, le ou les ions dopants 33 ne sont pas représentés sur les figures 3 à 6.
De préférence, la ou les entrées de radiation de pompe 32 sont disposées dans les parties du guide d’onde 1 comportant le ou les ions dopants 33.
De façon non limitative, la portion B du guide d’onde 1 est plus proche de l’entrée de radiation E que la portion A.
La portion A et la portion B du guide d’onde 1 peuvent se recouvrir. De plus, la portion A et la portion B peuvent correspondre chacune à l’ensemble du guide d’onde 1.
Par ailleurs, le profil d’indice non linéaire du ou de chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 ainsi que la longueur de propagation L sont définis en fonction de la radiation d’entrée 21 susceptible d’entrer dans le guide d’onde 1 de façon que la radiation de sortie 11 présente une intégrale B supérieure ou égale à 0,1π. Une intégrale B ainsi définie permet d’atteindre un régime non linéaire qui permet un transfert d’énergie vers les modes d’ordre les plus bas.
La variation de l'indice dans le guide d’onde 1 avec l'intensité de la radiation d’entrée 21 provoque une distorsion du front d'onde de la radiation d’entrée 21. L’indice dans le guide d’onde 1 est composé de l’indice linéaire et de l’indice non linéaire par la relation suivante : .Cette distorsion peut être caractérisée par l’intégrale B.
L’intégrale B a pour expression :
dans laquelle :
-
- λ correspond à la longueur d’onde de la radiation d’entrée 21 (en nm),
-
-
-
Le guide d’onde 1 multimode ainsi configuré autorise un transfert de puissance des modes se propageant dans le guide d’onde 1 vers un mode d’ordre souhaité. Par exemple, il autorise un transfert de puissance des modes excités d’ordres élevés se propageant dans le guide d’onde 1 vers un seul mode excité d’ordre bas, en particulier vers le mode excité fondamental.
Les réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 présentant un profil d’indice non linéaire n32permet de favoriser les mélanges à quatre ondes et donc de rompre l’orthogonalité entre les modes excités et de permettre un échange d’énergie entre eux. Pour une puissance de radiation d’entrée 21 élevée, l’énergie précédemment répartie sur un ensemble de modes excités se retrouve transférée vers un mode excité d’ordre souhaité, en particulier vers le mode excité fondamental, ce qui correspond à un nettoyage spatial de la radiation de sortie 11.
Les profils d’indice 15 des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 inscrits peuvent présenter des évolutions différentes selon le mode excité auquel chacun des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 est associé.
Les réseaux d’indices i1, i2, i3, i4 associés aux modes excités d’ordres élevés peuvent présenter une évolution du profil d’indice, selon un plan transversal au guide d’onde 1, plus large qu’une évolution du profil d’indice des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à des modes excités d’ordres moins élevés.
Sur la et la par exemple, le réseau d’indice i1 possède un profil d’indice plus large que le profil d’indice du réseau d’indice i2. Le mode excité associé au réseau d’indice i1 possède un ordre plus élevé que l’ordre du mode excité associé au réseau d’indice i2. Cela permet de moduler de manières différentes les modes d’ordre élevé par rapport aux modes d’ordre bas qui sont plus centrés sur l’axe central du guide d’onde 1.
La et la montrent des réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 ayant des profils d’indice 15 selon un plan transversal au guide d’onde 1 différents par rapport aux profils d’indice de la et de la . Étant donné que les modes excités d’ordres bas sont plus centrés sur l’axe central du guide d’onde 1 que les modes excités d’ordres élevés, les réseaux d’indices associés aux modes excités d’ordres élevés ne sont pas inscrits au centre du guide d’onde 1.
De façon non limitative, le guide d’onde 1 présente un cœur cylindrique 12 et une gaine périphérique 13 recouvrant le cœur cylindrique 12. Le cœur cylindrique 12 possède un indice (de réfraction) n2 linéaire constant et la gaine périphérique 13 un indice n3 linéaire constant inférieur à l’indice n2. Le cœur cylindrique 12 possède un indice (de réfraction) n22non linéaire et la gaine périphérique 13 un indice n32non linéaire ( ).
Avantageusement, le cœur cylindrique 12 est cristallin.
De façon non limitative, le cœur cylindrique peut être fabriqué à partir d’un grenat d’yttrium-aluminium dopé au néodyme ou à partir d’un cristal dopé à l’Ytterbium.
Le ou les ensembles 10 de réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 sont inscrits dans le cœur cylindrique12.
Selon d’autres modes de réalisation, le guide d’onde peut prendre d’autres formes, telles qu’une forme dont la section transversale est carrée, ovale, etc.
Le ou les réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité peuvent présenter une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal 14 qui dépend d’une différence de vitesse de propagation entre la vitesse de propagation du mode excité et une vitesse de propagation du mode d’ordre souhaité.
La répartition spatiale le long de l’axe longitudinal 14 peut être périodique ou apériodique.
Une répartition périodique ou apériodique permet d’ajouter un effet d’absorption saturable pour réduire la forme temporelle d’une impulsion de la radiation 21.
Selon un premier mode de réalisation, chaque mode excité présentant une vitesse de propagation, le ou les réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité peuvent présente une répartition spatiale le long de l’axe longitudinal 14 entre réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité qui dépend de la vitesse de propagation du mode excité associé.
Sur la et la , la répartition spatiale le long de l’axe longitudinale 14 entre réseaux d’indice i1 associés à un premier mode excité et sensiblement identique à la répartition spatiale le long de l’axe longitudinale 14 entre réseaux d’indice i2 associés à un deuxième mode excité. La distance P1 entre deux réseaux d’indice i1 associés au premier mode excité est sensiblement égale à la distance entre deux réseaux d’indice i2 associés au deuxième mode excité. Cette égalité de répartition est due au fait que la vitesse de propagation de ces modes excités associés est sensiblement égale.
Sur la et la , la répartition spatiale le long de l’axe longitudinale 14 entre réseaux d’indice i1 associés à un premier mode excité et sensiblement différente de la répartition spatiale le long de l’axe longitudinale 14 entre réseaux d’indice i2 associés à un deuxième mode excité. La distance P1 entre deux réseaux d’indice i1 associés au premier mode excité est sensiblement inférieure à la distance P2 entre deux réseaux d’indice i2 associés au deuxième mode excité. Cette différence de répartition est due au fait que la vitesse de propagation du premier mode excité est inférieure à la vitesse de propagation du deuxième mode excité.
Selon un deuxième mode de réalisation, le ou les réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité peuvent présenter une répartition spatiale le long de l’axe longitudinal 14 entre réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité qui dépend de la vitesse de propagation du mode d’ordre souhaité.
Ces deux modes de réalisation peuvent être combinés. En effet, la répartition spatiale le long de l’axe longitudinal 14 entre réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité peut dépendre de la vitesse de propagation du mode d’ordre souhaité et de la vitesse de propagation du mode excité associé. La répartition des réseaux d’indice i1, i2, i3 ou i4 est périodique.
Par ailleurs, la répartition spatiale le long de l’axe longitudinal 14 entre réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité peut aussi dépendre d’une évolution spatiale transversale de l’épaisseur du guide d’onde 1 selon l’axe longitudinal 14.
De façon non limitative, le guide d’onde 1 correspond à une fibre optique qui présente un cœur cylindrique 12 et une gaine périphérique 13 recouvrant le cœur cylindrique 12. Le cœur cylindrique 12 possède un indice (de réfraction) n2 linéaire constant et la gaine périphérique 13 un indice n3 linéaire constant inférieur à l’indice n2. Le cœur cylindrique 12 possède un indice (de réfraction) n22non linéaire et la gaine périphérique 13 un indice n32non linéaire ( ).
Ainsi, la répartition spatiale le long de l’axe longitudinal 14 entre réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 associés à un même mode excité peut aussi dépendre d’une évolution spatiale transversale du diamètre du guide d’onde 1 selon l’axe longitudinal 14. Par exemple, la distance P1 entre réseaux d’indice i1, i2, i3 ou i4 associés à un même mode excité peut diminuer progressivement le long de l’axe longitudinal 14 si le diamètre du guide d’onde 1 diminue de l’entrée de radiation E à la sortie de radiation S. La répartition des réseaux d’indice i1, i2, i3 ou i4 est dans ce cas apériodique.
Avantageusement, le cœur cylindrique 12 est cristallin.
De façon non limitative, le cœur cylindrique peut être fabriqué à partir d’un grenat d’yttrium-aluminium dopé au néodyme ou à partir d’un cristal dopé à l’Ytterbium.
Le ou les ensembles 10 de réseaux d’indice i1, i2, i3, i4 sont inscrits dans le cœur cylindrique12.
Selon d’autres modes de réalisation, le guide d’onde peut prendre d’autres formes, telles qu’une forme dont la section transversale est carrée, ovale, etc.
Selon sa section transversale, le guide d’onde 1 présente un profil d’indice (de réfraction) 15 sensiblement constant ( ).
De préférence, le guide d’onde 1 présente un profil d’indice 15 selon la section transversale du guide d’onde 1 répond à la condition suivante :
dans laquelle :
Cette condition permet d’obtenir un guide d’onde 1 possédant un nombre de modes sensiblement supérieur à cinq modes.
Par ailleurs, le guide d’onde 1 peut présenter un profil d’indice 15 selon la section transversale qui répond à la condition suivante : .
Cette condition permet d’obtenir un guide d’onde 1 possédant un nombre de modes sensiblement inférieur à cent modes.
De façon non limitative, le ou les ions dopants 33 peuvent correspondre à un ion Ytterbium ou un néodyme (Erbium, Thulium, etc.).
Le profil de concentration d’ions dopants 33 selon la direction transversale peut être uniforme ou non uniforme.
Un profil de concentration non uniforme des ions dopants 33 permet d’obtenir, en association avec l’effet des réseaux d’indice i1, i2, i3 et i4, qui permettent d’échanger périodiquement ou non l’énergie se propageant sur chaque mode excité, une modulation de l’absorption de la radiation de pompe 31 et une modulation du gain laser. Ces modulations supplémentaires, qui découlent de l’association de plusieurs effets, permettent de modifier le transfert d’énergie entre modes excités.
Par ailleurs, le profil de concentration d’ions dopants 33 selon la section transversale peut présenter une forme de cloche. La forme de cloche peut correspondre à une forme triangulaire, une forme gaussienne, une forme super-gaussienne, une forme lorentzienne, une forme pseudo-parabolique, etc. La concentration d’ions dopants 33 selon la section transversale peut présenter une dissymétrie par rapport à un axe central du guide d’onde 1.
Le guide d’onde 1 peut former une fibre optique effilée adiabatique.
L’invention concerne également un système amplificateur 5.
Le système amplificateur 5 comprend au moins un guide d’onde 1.
Le système amplificateur 5 comprend également au moins une source de radiation 2 configurée pour générer la radiation d’entrée 21 sensiblement monomode dans le domaine spatial et dans le domaine temporel. La source de radiation 2 peut être une source à impulsions non symétriques temporellement.
Par exemple, la source de radiation 2 peut comprendre un laser Nd :YAG produisant une radiation de sortie 21 à une longueur d’onde de 1064 nm et à une impulsion de 60 ps.
La radiation d’entrée 21 générée par la source de radiation 2 peut être une radiation à modes longitudinaux bloqués en phase.
Le système amplificateur 5 comprend en outre au moins une source de radiation de pompe 3 configurée pour générer la radiation de pompe 31 apte à être absorbée par le ou les ions dopants 33. La source de radiation de pompe 3 peut correspondre à une diode de puissance. La source de radiation de pompe 3 peut fonctionner en régime pulsé ou continu. Elle peut être fibrée ou non fibrée. Elle peut être multimode ou monomode spatialement.
Le système 5 peut être utilisé en source laser en rajoutant deux miroirs partiellement réfléchissant disposés respectivement à une extrémité du guide d’onde 1 (non représenté).
Le système peut comprendre plusieurs guides d’onde 1 couplés ou non.
Le nettoyage spatial de la radiation de sortie 11 permet de garder une cohérence entre plusieurs amplification parallèles réalisées dans deux guides d’onde 1 différents.
Claims (15)
- Guide d’onde (1) multimode configuré pour générer une radiation de sortie (11) sensiblement monomode à un mode d’ordre souhaité à partir d’une radiation d’entrée (21) sensiblement monomode dans le domaine spatial, le guide d’onde (1) comportant un axe longitudinal (14), une entrée de radiation (E) à une première extrémité (E1) de l’axe longitudinal (14) par laquelle la radiation d’entrée (21) est susceptible d’entrer et une sortie de radiation (S) à une deuxième extrémité (E2) de l’axe longitudinal (14) par laquelle la radiation de sortie (11) est susceptible de sortir, le guide d’onde (1) présentant une longueur de propagation (L) entre l’entrée de radiation (E) et la sortie de radiation (S) ;
caractérisé en ce qu’il présente :- au moins un ensemble (10) d’au moins un réseau d’indice (i1, i2, i3, i4) inscrit dans le guide d’onde (1), le ou chacun des réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) d’un ensemble (10) est associé à un mode excité correspondant à un mode de résonnance susceptible d’être excité par une propagation de la radiation d’entrée (21) dans le guide d’onde (1) selon l’axe longitudinal (14), le ou chacun des réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) présentant un profil d’indice linéaire et un profil d’indice non linéaire qui évoluent transversalement et longitudinalement dans le guide d’onde (1), le ou les ensembles étant disposés sur au moins une première portion (A) du guide d’onde (1) la plus proche de la sortie de radiation (S),
- au moins une entrée de radiation de pompe (32) par laquelle une radiation de pompe (31) est susceptible d’entrer,
- au moins un ion dopant (33) configuré pour absorber la radiation de pompe (31) dans au moins une deuxième portion (B) du guide d’onde (1) ;
- Guide d’onde selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le ou les réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal (14) qui dépend d’une différence de vitesse de propagation entre le mode excité et le mode d’ordre souhaité. - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 2,
caractérisé en ce que, chaque mode excité présentant une vitesse de propagation, le ou les réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal (14) qui dépend de la vitesse de propagation du mode excité associé. - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que, chaque mode excité présentant une vitesse de propagation, le ou les réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal (14) qui dépend de la vitesse de propagation du mode d’ordre souhaité. - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que le ou les réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal (14) qui dépend d’une évolution spatiale transversale de l’épaisseur du guide d’onde (1). - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que le ou les ions dopants (33) présentent un profil de concentration selon la section transversale présente en forme de cloche. - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce que la deuxième portion (B) du guide d’onde (1) est plus proche de l’entrée de radiation (E) que la première portion (A). - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce qu’il est configuré pour générer une radiation de sortie (11) à partir d’une radiation d’entrée (21) sensiblement monomode dans le domaine spatial et dans le domaine temporel. - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce qu’il présente un cœur cylindrique (12) et une gaine périphérique (13) recouvrant le cœur cylindrique (12), le cœur cylindrique (12) s’étendant entre la première extrémité et la deuxième extrémité le long de l’axe longitudinal (14). - Guide d’onde selon la revendication 9,
caractérisé en ce qu’il présente un profil d’indice (15) selon la section transversale qui répond à la condition suivante :
dans laquelle :
- Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 9 et 10,
qu’il présente un profil d’indice (15) selon la section transversale qui répond à la condition suivante : - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce qu’il forme une fibre optique effilée adiabatique. - Guide d’onde selon l’une quelconque des revendications 1 à 12,
caractérisé en ce que le ou les réseaux d’indice (i1, i2, i3, i4) associés à un même mode excité présentent une répartition spatiale entre eux le long de l’axe longitudinal (14) qui dépend d’une évolution spatiale du diamètre du guide d’onde (1). - Système amplificateur,
caractérisé en ce qu’il comprend :- au moins un guide d’onde (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13,
- une source de radiation (2) configurée pour générer une radiation d’entrée (21) sensiblement monomode dans le domaine spatial et dans le domaine temporel ;
- au moins une source de radiation de pompe (3) configurée pour générer une radiation de pompe (31) apte à être absorbée par le ou les ions dopants (33).
- Système selon la revendication 14,
caractérisé en ce que la radiation d’entrée (21) générée par la source de radiation (2) est également une radiation à modes longitudinaux bloqués en phase.
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| FR3016742A1 (fr) * | 2014-01-23 | 2015-07-24 | Univ Nice Uns | Dispositif d'amplification optique multimode |
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-
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