Etude théorique et expérimentale des lasers solides bi-fréquences dans les domaines GHz à THz, en régime continu ou impulsionnel. Applications opto-microondes

• Main Author: Lai, Ngoc Diep
• Language: FRE
• Published: Université Rennes 1 2003
• Subjects: [PHYS:PHYS:PHYS_ATOM-PH] Physics/Physics/Atomic Physics; Laser Nd:YAG−Cr:YAG; <br />Laser Er-Yb:verre−Co:ASL; <br />Etats fourchus; <br />Impulsions bi-fréquences; <br />Cohérence du battement; <br />Conversion de fréquence; <br />Laser THz; <br />Opto-microondes
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00410958; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/41/09/58/PDF/These-de-LaiNgocDiep.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/41/09/58/ANNEX/Presentation-de-la-these.pdf

Nous explorons quelques aspects nouveaux des lasers solides impulsionnels ou continus fonctionnant en régimes mono-fréquence ou bi-fréquence. <br /> Tout d'abord, nous avons mis au point quelques techniques pour optimiser les caractéristiques des lasers impulsionnnels. (i) Une faible modulation de la puissance de pompe a permis de rendre stable le taux de répétition avec une stabilité relative de 10-6. (ii) La durée des impulsions a été contrôlée continûment d'une dizaine de ns à quelques centaines de ns par trois méthodes différentes : l'ajustement du diamètre du faisceau laser dans l'absorbant saturable, l'ajustement du diamètre du faisceau de pompe dans le milieu actif, et, en particulier, l'utilisation des états fourchus dans un laser à deux axes. De plus, cette méthode des états fourchus a aussi permis (iii) d'augmenter l'énergie des impulsions par addition cohérente.<br /> Un laser tout compact Nd:YAG-Cr:YAG à deux fréquences dont la différence est continûment accordable jusqu'à 2,7 GHz a été construit. Les impulsions bi-fréquences sont idéales pour répondre aux besoins des applications telles que le lidar-radar Doppler. En outre, nous montrons que les impulsions bi-fréquences à 1,55 μm peuvent être obtenues en utilisant un nouvel absorbant saturable Co:ASL taillé suivant l'axe c dans un laser Er-Yb:verre. Ces impulsions sont parfaitement adaptées aux systèmes de détection en espace libre nécessitant la sécurité oculaire. Le temps de cohérence du battement dans ces lasers a aussi été étudié : il est limité à la durée de l'impulsion. Une nouvelle technique de modulation de la puissance de pompe au voisinage de la fréquence d'oscillation de relaxation du laser a été étudiée et a permis d'obtenir des battements cohérents d'impulsion à impulsion.<br /> La conversion de fréquence utilisant des effets optiques non linéaires a permis d'obtenir des sources bi-fréquences dans le visible. Des impulsions bi-fréquences vertes et rouges ont été obtenues. Une source THz dans le rouge a aussi été réalisée en utilisant un laser à deux axes Er-Yb:verre doublé dans un cristal mixte “en éventail” de PPLN. Les applications à la génération de micro-ondes et d'ondes sub-millimétriques sont discutées.