{"id":7276,"date":"2024-02-02T14:11:38","date_gmt":"2024-02-02T13:11:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.institut-foton.eu\/?p=7276"},"modified":"2025-07-16T16:43:11","modified_gmt":"2025-07-16T14:43:11","slug":"sources-lasers-a-faible-bruit-dintensite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.institut-foton.eu\/en\/sources-lasers-a-faible-bruit-dintensite\/","title":{"rendered":"Sources lasers \u00e0 faible bruit d\u2019intensit\u00e9"},"content":{"rendered":"\n

\u2b9e D\u00e9partement DOP<\/a> \u2b9e Th\u00e9matiques de recherche<\/a> \u2b9e Activit\u00e9 \u00ab\u202fDynamique des lasers\u202f\u00bb<\/a> \u2b9e<\/p>\n\n\n\n\n\n\n

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Pr\u00e9sentation<\/h2>\n\n\n\n

L\u2019enjeu de cette activit\u00e9 de recherche est de proposer des architectures de cavit\u00e9s laser \u00e0 \u00e9tat solide ou \u00e0 fibre, ou encore \u00e0 semiconducteurs (type VCSEL) pr\u00e9sentant un niveau de bruit d\u2019intensit\u00e9 intrins\u00e8quement bas. Les applications de ce type de laser, dont le bruit d\u2019intensit\u00e9 est r\u00e9gul\u00e9 naturellement par le passage en r\u00e9gime de classe A ou par un effet non lin\u00e9aire, sont la transmission de signaux analogiques par voie optique (par exemple pour les lidar-radar et la photonique microonde en g\u00e9n\u00e9ral), ou encore la m\u00e9trologie et les horloges atomiques.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9alisation de lasers de classe A dans les semi-conducteurs<\/h3>\n\n\n\n

Sur des architectures VECSEL (lasers \u00e0 \u00e9mission de surface demi-VCSEL \u00e0 cavit\u00e9 \u00e9tendue), il est possible de r\u00e9aliser des lasers dits de classe A, ne pr\u00e9sentant pas d\u2019exc\u00e8s de bruit d\u2019intensit\u00e9 aux fr\u00e9quences propres des oscillations de relaxation. Ces architectures permettent aussi d\u2019obtenir un r\u00e9gime d’oscillation bifr\u00e9quence stable et accordable, sur une porteuse optique faible bruit. Les dynamiques originales de ce type de lasers ont par ailleurs permis d\u2019observer des ph\u00e9nom\u00e8nes de lumi\u00e8re lente ou encore d\u2019accrochage de phase entre mode laser et modes d\u2019\u00e9mission spontan\u00e9e amplifi\u00e9e. Ces \u00e9tudes ont permis de d\u00e9montrer un laser dont le bruit d\u2019intensit\u00e9 de \u2013170 dB\/Hz est obtenu sur tout le spectre de fr\u00e9quence.<\/p>\n\n\n\n

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Laser \u00e0 \u00e9tat-solide autor\u00e9gul\u00e9 en bruit d\u2019intensit\u00e9<\/h3>\n\n\n\n

Ces \u00e9tudes visent \u00e0 imprimer des modifications profondes de la dynamique d\u2019oscillation de lasers \u00e0 \u00e9tat solide de mani\u00e8re \u00e0 r\u00e9duire naturellement leur bruit. Ceci est obtenu au travers d\u2019un m\u00e9canisme de buffer reservoir<\/strong>, li\u00e9 \u00e0 une absorption non lin\u00e9aire (absorption \u00e0 deux photons, doublage de fr\u00e9quence inefficace) \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la cavit\u00e9 laser. Il a ainsi \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 qu\u2019un laser \u00e0 \u00e9tat solide peut \u00eatre autor\u00e9gul\u00e9 en bruit d\u2019intensit\u00e9 sur des plages fr\u00e9quentielles extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9es, ce dernier ne pr\u00e9sentant plus d\u2019exc\u00e8s de bruit \u00e0 la fr\u00e9quence des oscillations de relaxation mais aussi aux fr\u00e9quences de battement entre le mode oscillant et les modes adjacents d\u2019\u00e9mission spontan\u00e9e amplifi\u00e9e. Ceci n\u2019avait encore jamais \u00e9t\u00e9 obtenu dans aucun type de laser.<\/p>\n\n\n\n

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Lasers bi-fr\u00e9quences sans bruit d\u2019antiphase<\/h3>\n\n\n\n

Dans les lasers bi-fr\u00e9quence, le bruit d\u2019antiphase apporte un exc\u00e8s de bruit d\u2019intensit\u00e9 \u00e0 une fr\u00e9quence plus basse que la fr\u00e9quence d\u2019oscillation de relaxation inh\u00e9rente aux lasers de classe B, traduisant l\u2019\u00e9change d\u2019\u00e9nergie entre les deux modes de polarisation qui oscillent dans la cavit\u00e9. Dans le Nd:YAG, nous avions d\u00e9montr\u00e9 que ces bruits de partition pouvaient \u00eatre supprim\u00e9s en utilisant une coupe cristallographique bien particuli\u00e8re du milieu \u00e0 gain, coupe permettant de d\u00e9coupler les populations du milieu \u00e0 gain li\u00e9es \u00e0 chaque mode de polarisation. Dans les lasers Er:Yb:verre \u00e9mettant \u00e0 1,5 \u00b5m, la r\u00e9duction drastique du bruit d\u2019antiphase est obtenue en combinant l\u2019effet de buffer reservoir<\/em> \u00e0 une l\u00e9g\u00e8re s\u00e9paration spatiale des \u00e9tats de polarisation dans le milieu actif et dans l\u2019\u00e9l\u00e9ment non lin\u00e9aire. Nous avons \u00e9galement d\u00e9velopp\u00e9 un mod\u00e8le th\u00e9orique du type rate equations<\/em> en tenant compte de l\u2019effet d\u2019absorption non lin\u00e9aire. Ce mod\u00e8le permet de reproduire toutes les observations faites avec les lasers bifr\u00e9quences dans diff\u00e9rentes architectures de cavit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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Financements<\/h2>\n\n\n\n