Advances in Lasers and Optical Amplifiers: Materials, Components, and Systems

During the last decades a lot of research activities in the field of photonics have been accomplished and today there is a disruptive revolution underway where the photons are used to transmit, store, and process information. Laser and optical amplifier technology plays an important role in these events. In particular, the advances in lasers and optical amplifiers, enabling novel, powerful and exciting applications are based on research results arising from different investigation fields. This special issue is an example of these interdisciplinary contributions to the state of the art of optical amplification. Microresonators, interferometry, accuratemodeling, grating, nonlinear optics, and novel materials are the subjects included in the volume

Fibres optiques à coeur supendu en verre d'oxyde de tellure et génération d'effets non linéaires dans l'infrarouge au-delà de 2 microns

Les travaux réalisés dans ce manuscrit portent sur la fabrication de fibres optiques microstructurées (FOMs) à cœur suspendu en verre de tellurite pour la génération de supercontinuum au-delà de 2 m. Pour atteindre notre but nous avons tout d'abord réalisées les études des propriétés thermiques et optiques des verres TeO2-ZnO-R2O et TeO2-WO3-R2O (où R= Li, Na et K). La composition du verre 80TeO2-10ZnO-10Na2O (% molaire) a été sélectionnée pour la fabrication des FOMs destinées aux caractérisations du développement des effets non linéaires. La synthèse sous atmosphère sèche et oxydante nous a permis de réduire la concentration des groupements hydroxyles d un facteur 30 par rapport à la fabrication du verre sous air. L utilisation d'agents déshydratants (ZnF2 et TeCl4) permet d'abaisser encore la concentration des groupements OH jusqu à quelques ppm. La composition du verre 80TeO2-5ZnO-5ZnF2-10Na2O donne une fibre transparente jusqu à 4 m laissant apparaître l influence de l absorption multiphonon. Utilisant les précurseurs commerciaux les plus purs nous avons pu réaliser une fibre de tellurite avec de très faibles pertes à 0,1 dB/m.Nous avons fabriqué des FOMs à cœurs suspendus avec des diamètres de cœurs variant de 2,7 m à 3,5 met permettant de gérer la dispersion chromatique et de ramener la longueur d'onde du zéro dispersion entre 1500 nm et 1660 nm. Pour optimiser la génération du supercontinuum nous avons utilisé des sources laser pulsées pico- et femtosecondes pour pomper les fibres en régime de dispersion anormale. En parallèle aux mesures expérimentales, nous avons effectué des modélisations numériques basées sur la résolution de l'équation de Schrödinger non-linéaire généralisée. Les résultats expérimentaux, en bon accord avec les simulations, nous ont permis d'obtenir un élargissement spectral s étalant de 850 nm à 2850 nm avec un niveau de puissance de sortie de 112 mW, dont l'extension à plus grandes longueurs d'ondes dans l'infrarouge est encore pour l'instant fortement limitée par l absorption des groupements hydroxyles. Cependant la déshydratation du matériau, même si elle doit encore être améliorée a permis de montrer que lors de pompage à 2000-2200 nm le supercontinuum peut atteindre 4000-4500 nm, gamme de longueurs d onde à partir de laquelle l absorption multiphonon commence à être perceptibleThe work reported in this thesis deals with the fabrication of suspended core tellurite microstructured optical fibers (MOFs) for supercontinuum generation beyond 2 m. In order to reach our aim, we first studied thermal and optical properties of TeO2-ZnO-R2O and TeO2-WO3-R2O (where R = Li, Na and K) glasses. The glass 80TeO2-10ZnO-10Na2O (molar %) has been chosen in order to make MOFs for characterization of the generated non linear optical effects. Synthesis performed under dry and oxidative atmosphere allowed us to reduce the hydroxyl groups concentration by a factor of 30 compared to fabrication in air atmosphere. Use of dehydrating agents (ZnF2 and TeCl4) allowed to reduce again the OH groups concentration down to a few ppm. The glass composition 80TeO2-5ZnO-5ZnF2-10Na2O increases the fiber transparency up to 4 m letting the influence of multiphonon absorption appear. Using the purest commercial raw powders, we have fabricated one tellurite fiber exhibiting very low losses (0,1 dB/m). We have fabricated suspended core MOFs with a core diameter varying from 2,7 m up to 3,5 m allowing to deal with the chromatic dispersion and to shift the zero dispersion wavelength down to the 1500-1660 nm range. In order to optimize the supercontinuum generation, we have used pico- and femtosecondes pulsed laser sources to pump the fibers in anomalous dispersion regime. In parallel to the experimental measurements, we have performed numerical simulations based on the resolution of the generalized nonlinear Schrödinger equation. The experimental results, in good agreement with the simulations, allowed us to point out a spectral broadening expending from 850 nm up to 2850 nm with a total output power of 112 mW, with an extinction near the longest infrared wavelengths which is again strongly limited by the hydroxyl groups absorption. However, the dehydrated material, even though it needs to be improved further, allowed to show that by pumping at 2000-2200 nm, the supercontinuum can reach 4000-4500 nm, the wavelength range from which the multiphonon absorption starts to be perceptibleDIJON-BU Doc.électronique (212319901) / SudocSudocFranceF

Mid-infrared two-octave spanning supercontinuum generation in a Ge-Se-Te glass suspended core fiber

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Microstructured Optical Fibers from Soft Glasses for Broadband Fibered Laser Sources in the NIR and IR ranges

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Tellurite and Chalcogenide Microstructured Optical Fibers for Broadband Sources in the Infrared

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Soft Glasses Photonic Crystal Fibers for Supercontinuum Generation in the Infrared

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Soft glasses and infrared microstructured fibers for supercontinuum sources above 2 µm

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Photonic Crystal Fibers from Non Silica Glasses for Fiber Optic Sources in the NIR and MIR ranges

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Etude de nouveaux verres de phosphate et développement de fibres optiques amplificatrices pour des applications en télécommunications

Le transport d'informations par fibres optiques a déclenché une évolution rapide des technologies. Afin de transférer les données avec un grand débit, de nombreuses recherches sont menées pour développer un réseau de télécommunication tout optique. En particulier, le développement d'amplificateurs optiques compacts appropriés pour l'intégration est un challenge dans le secteur de l'optique intégrée. Pour qu'un dispositif compact puisse amplifier le signal à 1,55 um sur une longueur de quelques centimètres seulement, la matrice d'accueil doit pouvoir incorporer des concentrations en ions Er3+ élevées sans formations de clusters. Les verres de phosphate s'avèrent être d'excellents candidats pour ce type d'application. Dans ce projet de recherche, nous avons développé et fabriqué de nouveaux verres de phosphate pouvant incorporer de fortes concentrations en ions terre rare. Les propriétés physico-chimiques de ces verres ont été étudiées : ils sont stables chimiquement, et ils présentent des qualités optiques remarquables. Le jeu des compositions est flexible et permet d'ajuster les compositions pour obtenir des comportements thermomécaniques proches et des indices de réfraction adéquats pour fabriquer des fibres optiques monomodes. Une étude par RMN du solide a ét intégralement réalisée pour établir la structure de ces verres. Les propriétés spectroscopiques des ions Er3+ et de système co-dopés Er3+/Yb3+ dans ces verres de phsophate ont été étudiées : le transfert d'énergie par addition de photons entre les ions Er3+ est faible et le transfert d'énergie des ions Yb3+ vers les ions Er3+ dans les systèmes co-dopés est efficace. Des fibres optiques monomodes à base de verre de phosphate dopé Er3+ et co-dopés Er3+/yb3+ ont été fabriquées par la technique du "barreau dans tube" puis caractérisées, en particulier en terme de performances d'amplification. Un gain net de 5dB/cm autour de 1,55um a été obtenu pour un fibre co-dopée Er3+/Yb3+ mesurant 3,6 cm de longueur.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Verres infrarouges à base de chalcogénures (nouveaux systèmes vitreux, synthèses, caractérisations et propriétés optiques non linéaires pour applications en télécommunications et limitation optique)

RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF