Linear properties of inhibited coupling hollow-core photonic crystal fibers

This thesis reported on guiding principles, linear properties and conceptual design tools of inhibited coupling (IC) guiding hollow-core photonic crystal fibers (HC-PCF). IC guidance was proved as photonic manifestation of Q-BiC (quasi bound-state-in-a-continuum) by investigating asymmetric and polarization dependent Fano profiles with bandwidth of 30 GHz in high resolution transmission spectra. By using IC design concept, we reported on linear characterization of state-of-the-art IC HC-PCFs. Based on core shaping optimization, a Kagome IC HC-PCF demonstrated ultra-low loss down to 8.5 km/km at 1030 nm associated with a 225 nm wide 3-dB bandwidth. Another Kagome design with thinner silica struts of 300 nm exhibited lowest loss of 30 dB/km at 780 nm along with record level fundamental bandwidth spreading down to 670 nm and able to cover the entire Ti:Sa, Yb and Er laser spectral ranges. We also reported on design and fabrication of single-ring tubular lattice IC HC-PCFs. One of these fibers demonstrated transmission down to 220 nm with a record transmission loss of 7.7 dB/km at ~750 nm, while the second one exhibited ultra-broad fundamental band with loss range of 10-20 dB/km over one octave spanning from 600 to 1200 nm. Finally, the second tubular fiber was further investigated for fundamental loss sources due to surface roughness around its core-contour.Cette thèse a porté sur les principes de guidage, les propriétés linéaires et les outils de conception autour des fibres à cristal photonique à coeur creux (HC-PCF) à couplage inhibé (IC). Le guidage IC a été démontré comme une manifestation photonique de Q-BiC (état quasi lié dans un continuum) en étudiant des profils asymétriques et dépendants en polarisation dit Fano présentant une bande passante spectrale de 30 GHz. En utilisant le concept de IC, nous reportons la caractérisation linéaire de fibres IC HC-PCF supérieures à l’état de l’art. Par une optimisation de la forme du coeur, une fibre Kagome IC HC-PCF a démontré des pertes très faibles de 8,5 dB/km à 1030 nm associées à une bande passante à 3 dB de 225 nm. Une autre conception avec des entretoises de silice amincies à 300 nm a permis d’atteindre des pertes de 30 dB/km à 780 nm avec une bande de transmission fondamentale record décalée à 670 nm et capable de couvrir toutes les gammes spectrales du Ti:Sa, Yb et Er. Nous avons également travaillé sur la conception et la fabrication de IC HC-PCF présentant une gaine dont la structure est un réseau unique de tubes fins isolés. Une de ces fibres a permis de démontrer une transmission jusqu'à 220 nm avec des pertes records de 7,7 dB/km à ~ 750 nm, tandis qu’une seconde réalisation s’est traduit par une bande fondamentale de plus d’une octave allant de 600 à 1200 nm avec des pertes de 10-20 dB/km. Finalement, cette dernière fibre a été étudiée plus en détail pour déterminer les sources à l’origine des pertes due à la rugosité de surface présente à l’interface du contour du coeur

Propriétés linéaires des fibres creuses à cristal photonique à couplage inhibé

Cette thèse a porté sur les principes de guidage, les propriétés linéaires et les outils de conception autour des fibres à cristal photonique à coeur creux (HC-PCF) à couplage inhibé (IC). Le guidage IC a été démontré comme une manifestation photonique de Q-BiC (état quasi lié dans un continuum) en étudiant des profils asymétriques et dépendants en polarisation dit Fano présentant une bande passante spectrale de 30 GHz. En utilisant le concept de IC, nous reportons la caractérisation linéaire de fibres IC HC-PCF supérieures à l’état de l’art. Par une optimisation de la forme du coeur, une fibre Kagome IC HC-PCF a démontré des pertes très faibles de 8,5 dB/km à 1030 nm associées à une bande passante à 3 dB de 225 nm. Une autre conception avec des entretoises de silice amincies à 300 nm a permis d’atteindre des pertes de 30 dB/km à 780 nm avec une bande de transmission fondamentale record décalée à 670 nm et capable de couvrir toutes les gammes spectrales du Ti:Sa, Yb et Er. Nous avons également travaillé sur la conception et la fabrication de IC HC-PCF présentant une gaine dont la structure est un réseau unique de tubes fins isolés. Une de ces fibres a permis de démontrer une transmission jusqu'à 220 nm avec des pertes records de 7,7 dB/km à ~ 750 nm, tandis qu’une seconde réalisation s’est traduit par une bande fondamentale de plus d’une octave allant de 600 à 1200 nm avec des pertes de 10-20 dB/km. Finalement, cette dernière fibre a été étudiée plus en détail pour déterminer les sources à l’origine des pertes due à la rugosité de surface présente à l’interface du contour du coeur.This thesis reported on guiding principles, linear properties and conceptual design tools of inhibited coupling (IC) guiding hollow-core photonic crystal fibers (HC-PCF). IC guidance was proved as photonic manifestation of Q-BiC (quasi bound-state-in-a-continuum) by investigating asymmetric and polarization dependent Fano profiles with bandwidth of 30 GHz in high resolution transmission spectra. By using IC design concept, we reported on linear characterization of state-of-the-art IC HC-PCFs. Based on core shaping optimization, a Kagome IC HC-PCF demonstrated ultra-low loss down to 8.5 km/km at 1030 nm associated with a 225 nm wide 3-dB bandwidth. Another Kagome design with thinner silica struts of 300 nm exhibited lowest loss of 30 dB/km at 780 nm along with record level fundamental bandwidth spreading down to 670 nm and able to cover the entire Ti:Sa, Yb and Er laser spectral ranges. We also reported on design and fabrication of single-ring tubular lattice IC HC-PCFs. One of these fibers demonstrated transmission down to 220 nm with a record transmission loss of 7.7 dB/km at ~750 nm, while the second one exhibited ultra-broad fundamental band with loss range of 10-20 dB/km over one octave spanning from 600 to 1200 nm. Finally, the second tubular fiber was further investigated for fundamental loss sources due to surface roughness around its core-contour

Manisfestation optique d’un état lié dans un continuum au sein d’une fibre à coeur creux à couplage inhibé

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Low loss inhibited coupling hollow-core photonic crystal fiber with ultrabroad fundamental band

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Ultra-Large Core Size Hypocycloid-Shape Inhibited Coupling Kagome Fibers for High-Energy Laser Beam Handling

We report on the fabrication and characterization of 19-cell hypocycloid-shape Kagome fibers with core size larger than 100 μm. These inhibited coupling fibers present low propagation loss (100 dB/km) over broad transmission range with low chromatic dispersion combined with ultra-low power overlap with silica surround, making them an efficient solution for ultra-high power laser handling, ultra-fast laser delivery, and plasma photonics applications

Inhibited coupling kagome fibers with ultra-large hollow-core size for high energy ultrafast laser applications

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Ultra-large core size hypocycloid-shape Kagome fibers for high-energy laser beam handling

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Optimized inhibited-coupling Kagome fibers at Yb-Nd:Yag (8.5 dB/km) and Ti:Sa (30 dB/km) ranges

We report on the development of hypocycloid core-contour inhibited-coupling (IC) Kagome hollow-core photonic crystal fibers (HC-PCFs) with record transmission loss and spectral coverage that include the common industrial laser wavelengths. Using the scaling of the confinement loss with the core-contour negative curvature and the silica strut thickness, we fabricated an IC Kagome HC-PCF for Yb and Nd:Yag laser guidance with record loss level of 8.5 dB/km associated with a 225-nm-wide 3-dB bandwidth. A second HC-PCF is fabricated with reduced silica strut thickness while keeping the hypocycloid core contour. It exhibits a fundamental transmission window spanning down to the Ti:Sa spectral range and a loss figure of 30 dB/km at 750 nm. The fibers’ modal properties and bending sensitivity show these HC-PCFs to be ideal for ultralow-loss, flexible, and robust laser beam delivery

Optimized inhibited-coupling Kagome fibers at Yb-Nd:Yag (8.5 dB/km) and Ti:Saph (30 dB/km) ranges

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7.7 dB/km losses in inhibited coupling hollow-core photonic crystal fibers

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