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Accueil > FR > Recherche > Dynamique non linéaire des Systèmes Optiques et Biologiques > Systèmes Optiques > Optique non linéaire incohérente

Systèmes dissipatifs : Physique des lasers Raman à fibre.

par Pierre SURET, Stéphane RANDOUX - publié le , mis à jour le

Sur le plan conceptuel, le laser Raman à fibre est un système dissipatif très fortement multimode présentant une dynamique complexe pouvant être apparentée par certains aspects à la turbulence d’ondes. Une partie des travaux entrepris sur la période 2008-2013 porte sur l’étude de la dynamique globale lente de l’ensemble de tous les modes. L’autre partie des travaux effectués entre 2008 et 2013 vise à comprendre et à décrire l’évolution du système sur des échelles de temps courtes devant le temps de transit des photons dans la cavité. Dans ce dernier cas, on s’est intéressé de manière privilégiée au spectre optique du laser et à son évolution dans la cavité. Dans les développements les plus récents, nous avons également étudié les aspects statistiques associés à la génération de l’onde Stokes dans la cavité laser.

Lasers Raman à fibres microstructurées

Dans le cadre du contrat Européen NextGenPCF, en collaboration avec le groupe de Photonique du PhLAM et avec Draka, nous avons étudié le comportement dynamique de lasers Raman à fibres microstructurées fortement non linéaires. Grâce au savoir-faire en matière de réalisation de miroirs de Bragg du groupe de Photonique, nous avons réalisé des lasers Raman à fibres microstructurées oscillant dans des cavités Pérot-Fabry fermées par miroirs photoinscrits. Il est à noter que nous avons également réalisé un laser Raman en anneau dont l’accordabilité autour de 1270 nm s’est avérée déterminante dans la démonstration du fait qu’il est possible de générer de l’oxygène singulet dans les cellules vivantes par seule irradiation laser sans utilisation de substance photosensibilisante (cf projets d’Emmanuel Courtade).

Propriétés spectrales et statistiques des lasers Raman à fibre

Dans le cadre de la thèse de N. Dalloz, nous nous sommes intéressés à l’évolution dans la cavité laser du spectre optique de l’onde Stokes. Lorsque le laser oscille près du seuil, nous avons observé un spectre asymétrique dont l’existence est apriori surprenante compte tenu du fait que celui-ci se construit dans une région où le produit des pertes et du gain est lui symétrique. L’origine de ce comportement provient d’effets forts de dispersion lors de la réflexion de la lumière sur les miroirs de Bragg. A puissance de pompe plus élevée, le spectre du laser est symétrique et nous avons montré expérimentalement que celui-ci s’étale lors de sa propagation dans la fibre pour être périodiquement filtré par les miroirs de Bragg. Les simulations numériques montrent par ailleurs que la propagation dans la fibre s’accompagne d’une distorsion forte de la distribution statistique du champ qui redevient cependant gaussienne après réflexion sur les miroirs de Bragg. Par ailleurs, de récentes expériences de filtrage optique nous ont permis de mettre en évidence l’existence d’une différence entre les propriétés statistiques du rayonnement produit dans le centre ou dans les ailes du spectre optique du laser.