Des solitons dissipatifs pour lasers à fibre à verrouillage de mode
Les impulsions laser ultracourtes à haute énergie de longueurs d'ondes variées sont nécessaires pour une grande variété d'applications scientifiques et industrielles. Présentant des avantages en termes de compacité et de robustesse, les lasers à fibres sont considérés comme des candidats intéressants pour la génération d'impulsions laser ultracourtes. À ce jour, les lasers à fibre restent cependant inférieurs à leurs homologues à l'état solide en termes de puissance et de durée des pulsations. Pour améliorer les performances des lasers à fibre, différents mécanismes de verrouillage de mode ont été proposés, notamment des solitons gérés en dispersion, des similaritons et des solitons dissipatifs. Des chercheurs financés par l'UE ont étudié l'utilisation du verrouillage de mode avec des solitons dissipatifs. Dans le cadre du projet DISCANT (High-energy dissipative soliton dispersion-managed fibre laser based on carbon nanotubes), ils ont cherché les moyens d'exploiter ce mécanisme garantissant un bon équilibre entre la non-linéarité et la dispersion, mais aussi entre les gains et les pertes. Après une analyse numérique des dynamiques d'impulsions intercavités, les chercheurs ont proposé d'utiliser des nanotubes de carbone à paroi unique (SWNT). La combinaison de SWNT de différents diamètres et chiralités peut permettre le développement de lasers à fibre à verrouillage de mode qui peuvent être réglés sur une large gamme de longueurs d'ondes. Les SWNT présentent une non-linéarité optique, un temps de relaxation des porteurs court et un seuil des dommages élevé. Même pour un déréglage de longueur d'ondes de l'ordre de quelques centaines de nanomètres, une absorption saturable optique appréciable reste observée. Ces caractéristiques impliquent un grand potentiel pour les lasers réglables à large bande. Les chercheurs ont accordé une attention particulière aux solitons dissipatifs dans un laser à fibre dopé à l'ytterbium tout en fibres avec un verrouilleur de mode basé sur des SWNT. Avec une dispersion de cavité optimale, l'oscillateur pouvait générer des impulsions de 8,4 picosecondes. La compression supplémentaire hors de la cavité a permis d'obtenir des impulsions aussi courtes que 118 femtosecondes. Un fonctionnement expérimental a confirmé la validité de la proposition initiale. Le projet DISCANT a non seulement fait progresser notre compréhension des lasers à fibre à verrouillage de mode, mais il a permis une avancée importante vers la génération d'impulsions laser ultracourtes, qui est importante pour un grand nombre d'applications.
Mots‑clés
Solitons dissipatifs, verrouillage de mode, lasers à fibre, nanotubes de carbone, impulsions laser ultracourtes, DISCANT
