Fast-recovery of the amplitude and phase of short optical pulses using a frequency-swept source based heterodyne measurement

We propose a very fast heterodyne technique to recover the amplitude and phase of short optical pulses generated, e.g., by a mode-locked laser. A linearly swept frequency source is used to scan the entire optical spectrum of the mode-locked laser in a single continuous sweep. The beat signal is recorded on a fast oscilloscope and then digitally processed allowing the simultaneous recovery of the amplitude and the phase. This measurement is fast (less than 2 μs) and requires no prior spectral information about the signal under test

Contribution to the characterization of ultrashort pulses using high-speed optical swept sources

Les sources laser accordables se distinguent par leur capacité à changer leur longueur d’onde d’émission de façon continue dans le temps. Elles sont utilisées dans de nombreuses applications comme les télécommunications, la spectroscopie et la tomographie optique cohérente. Elles sont caractérisées principalement par une faible largeur de raie instantanée, une grande fréquence de balayage et une large plage d’accord. Les avantages des sources accordables ouvrent la voie vers d’autres types d’applications comme la caractérisation des impulsions ultra-courtes par exemple. Généralement, ces impulsions sont caractérisées via des méthodes non linéaires, lentes et trop compliquées à mettre en place. Nous avons donc proposé une nouvelle approche basée sur les sources accordables pour la caractérisation des impulsions ultra-courtes. En utilisant un laser à semi-conducteur accordable linéairement, type SG-DBR (Sampled-Grating Distributed Bragg Reflector), nous pouvons balayer en une seule mesure tout le spectre optique des impulsions sous test. Le signal de battement entre la source accordable et le laser pulsé permet de mesurer l’amplitude et la phase spectrales des différents modes ce qui nous donne accès à la forme temporelle de l’impulsion. L’avantage de notre approche est que tout le processus de caractérisation se fait en une seule mesure très rapide. En effet, la grande fréquence de balayage du laser accordable permet d’avoir des temps de mesure très faibles (< 10 μs), ce qui offre la possibilité d’avoir des mesures en temps réel. De plus, grâce à la large plage d’accord, cette technique est complétement indépendante de l’impulsion sous test, elle ne nécessite aucune connaissance au préalable des différentes propriétés de cette dernière telles que la fréquence de répétition, le nombre de modes ou la fréquence de chaque modeOptical swept sources are distinguished by the ability to change their output wavelength in a continuous manner over time. They are used in many applications such as telecommunications, spectroscopy and optical coherence tomography. They are mainly characterized by a narrow instantaneous linewidth, a high sweep rate and a wide tuning range. The advantages of swept sources open the way to other types of applications such as the characterization of ultrashort pulses for example. Generally, these pulses are characterized using nonlinear methods which are slow and too complicated. We have proposed a novel approach based on swept sources for the characterization of ultrashort pulses. By using a linearly wavelength-swept semiconductor laser like SG-DBR (Sampled-Grating Distributed Bragg Reflector), we can scan the entire optical spectrum of the pulses under test in a single measurement. The beat signal between the swept source and the pulsed laser is then used to measure the spectral amplitude and phase of all modes which gives access to the temporal shape of the pulse. The main advantage of our approach is that the entire characterization process is done in a single fast measurement. Indeed, the high sweep rate of the swept source offers the possibility of having real time measurements. In addition, thanks to the wide tuning range, this technique is completely independent of the pulse under test, it requires no prior knowledge of the various properties of the pulse such as the repetition frequency, the number of modes or the frequency of each mod

Contribution à la caractérisation des impulsions ultra-courtes à l’aide de sources laser rapidement accordables

Optical swept sources are distinguished by the ability to change their output wavelength in a continuous manner over time. They are used in many applications such as telecommunications, spectroscopy and optical coherence tomography. They are mainly characterized by a narrow instantaneous linewidth, a high sweep rate and a wide tuning range. The advantages of swept sources open the way to other types of applications such as the characterization of ultrashort pulses for example. Generally, these pulses are characterized using nonlinear methods which are slow and too complicated. We have proposed a novel approach based on swept sources for the characterization of ultrashort pulses. By using a linearly wavelength-swept semiconductor laser like SG-DBR (Sampled-Grating Distributed Bragg Reflector), we can scan the entire optical spectrum of the pulses under test in a single measurement. The beat signal between the swept source and the pulsed laser is then used to measure the spectral amplitude and phase of all modes which gives access to the temporal shape of the pulse. The main advantage of our approach is that the entire characterization process is done in a single fast measurement. Indeed, the high sweep rate of the swept source offers the possibility of having real time measurements. In addition, thanks to the wide tuning range, this technique is completely independent of the pulse under test, it requires no prior knowledge of the various properties of the pulse such as the repetition frequency, the number of modes or the frequency of each modeLes sources laser accordables se distinguent par leur capacité à changer leur longueur d’onde d’émission de façon continue dans le temps. Elles sont utilisées dans de nombreuses applications comme les télécommunications, la spectroscopie et la tomographie optique cohérente. Elles sont caractérisées principalement par une faible largeur de raie instantanée, une grande fréquence de balayage et une large plage d’accord. Les avantages des sources accordables ouvrent la voie vers d’autres types d’applications comme la caractérisation des impulsions ultra-courtes par exemple. Généralement, ces impulsions sont caractérisées via des méthodes non linéaires, lentes et trop compliquées à mettre en place. Nous avons donc proposé une nouvelle approche basée sur les sources accordables pour la caractérisation des impulsions ultra-courtes. En utilisant un laser à semi-conducteur accordable linéairement, type SG-DBR (Sampled-Grating Distributed Bragg Reflector), nous pouvons balayer en une seule mesure tout le spectre optique des impulsions sous test. Le signal de battement entre la source accordable et le laser pulsé permet de mesurer l’amplitude et la phase spectrales des différents modes ce qui nous donne accès à la forme temporelle de l’impulsion. L’avantage de notre approche est que tout le processus de caractérisation se fait en une seule mesure très rapide. En effet, la grande fréquence de balayage du laser accordable permet d’avoir des temps de mesure très faibles (< 10 μs), ce qui offre la possibilité d’avoir des mesures en temps réel. De plus, grâce à la large plage d’accord, cette technique est complétement indépendante de l’impulsion sous test, elle ne nécessite aucune connaissance au préalable des différentes propriétés de cette dernière telles que la fréquence de répétition, le nombre de modes ou la fréquence de chaque mod

Laser stabilisé sur un mini-résonateur fibré

National audienceLe résonateur optique est un composant essentiel des applications optiques-hyperfréquences, du moins lorsqu’il présente un coefficient de qualité suffisant par rapport à ceux disponibles dans le domaine électronique. Il permet par exemple la stabilisation d’oscillateurs opto-électroniques ou le filtrage micro-onde sur porteuse optique. Lorsqu’il est de dimensions suffisamment faibles et présente un intervalle spectral libre (ISL) dans le domaine micro-onde, il peut également être utilisé comme un peigne de fréquence passif : en verrouillant deux lasers sur des résonances, on réalise une source accordable pour des applications de type spectroscopie millimétrique ou THz [1]. Enfin, dans le domaine optique cette fois, un laser compact à très faible bruit de fréquence (ou de phase) est un composant particulièrement recherché pour des applications de métrologie ou des lidars

Laser stabilisé sur un mini-résonateur fibré

National audienceLe résonateur optique est un composant essentiel des applications optiques-hyperfréquences, du moins lorsqu’il présente un coefficient de qualité suffisant par rapport à ceux disponibles dans le domaine électronique. Il permet par exemple la stabilisation d’oscillateurs opto-électroniques ou le filtrage micro-onde sur porteuse optique. Lorsqu’il est de dimensions suffisamment faibles et présente un intervalle spectral libre (ISL) dans le domaine micro-onde, il peut également être utilisé comme un peigne de fréquence passif : en verrouillant deux lasers sur des résonances, on réalise une source accordable pour des applications de type spectroscopie millimétrique ou THz [1]. Enfin, dans le domaine optique cette fois, un laser compact à très faible bruit de fréquence (ou de phase) est un composant particulièrement recherché pour des applications de métrologie ou des lidars

Laser stabilisé sur un mini-résonateur fibré

National audienceLe résonateur optique est un composant essentiel des applications optiques-hyperfréquences, du moins lorsqu’il présente un coefficient de qualité suffisant par rapport à ceux disponibles dans le domaine électronique. Il permet par exemple la stabilisation d’oscillateurs opto-électroniques ou le filtrage micro-onde sur porteuse optique. Lorsqu’il est de dimensions suffisamment faibles et présente un intervalle spectral libre (ISL) dans le domaine micro-onde, il peut également être utilisé comme un peigne de fréquence passif : en verrouillant deux lasers sur des résonances, on réalise une source accordable pour des applications de type spectroscopie millimétrique ou THz [1]. Enfin, dans le domaine optique cette fois, un laser compact à très faible bruit de fréquence (ou de phase) est un composant particulièrement recherché pour des applications de métrologie ou des lidars

Laser stabilisé sur un mini-résonateur fibré

National audienceLe résonateur optique est un composant essentiel des applications optiques-hyperfréquences, du moins lorsqu’il présente un coefficient de qualité suffisant par rapport à ceux disponibles dans le domaine électronique. Il permet par exemple la stabilisation d’oscillateurs opto-électroniques ou le filtrage micro-onde sur porteuse optique. Lorsqu’il est de dimensions suffisamment faibles et présente un intervalle spectral libre (ISL) dans le domaine micro-onde, il peut également être utilisé comme un peigne de fréquence passif : en verrouillant deux lasers sur des résonances, on réalise une source accordable pour des applications de type spectroscopie millimétrique ou THz [1]. Enfin, dans le domaine optique cette fois, un laser compact à très faible bruit de fréquence (ou de phase) est un composant particulièrement recherché pour des applications de métrologie ou des lidars