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Laser à fibre dopée Néodyme pour une émission de forte puissance dans le domaine spectral bleu/UV

by HASLEY Delphine - published on , updated on

Les sources lasers de forte puissance (> 1 Watt) émettant dans le domaine spectral bleu et ultraviolet présentent actuellement un intérêt pour de nombreuses applications scientifiques ou technologiques : traitement ou analyse des matériaux (métaux, silice…), refroidissement d’atomes alcalino-terreux, bio-photonique, LIDAR, etc... L’équipe OML (Optique, Matériaux et Lasers) du CIMAP collabore depuis plusieurs années avec la société iXBlue, située à Lannion, afin de développer de nouvelles sources laser basées sur des fibres optiques dopées Néodyme fonctionnant sur la transition à 3 niveaux 4F3/2-4I9/2 autour de 900nm. Ces sources laser émettent des puissances élevées (P > 20 W), permettant par doublage de fréquence dans un cristal non-linéaire d’obtenir plusieurs Watts dans l e bleu profond autour de 450 nm. Un second doublage de fréquence (quadruplage) permet alors de générer une émission laser "Deep UltraViolet" (DUV) autour de 22 5nm. Afin d’améliorer significativement les performances de ces sources, de nouvelles fibres de type phospho-alumino-silicate (SiO2-Al2O3-P2O5-Nd2O3) à large aire modale et à maintien de polarisation sont actuellement en cours de développement avec l’entreprise iXBlue dans le cadre de la thèse CIFRE de Kilian Le Corre et du projet ANR NEODUV (PRCE 2020-2023), en partenariat avec le laboratoire LP2N à Bordeaux et la société OXXIUS à Lannion.

(a) Vue en coupe du profil d’indice d’une fibre optique à large aire modale dopée Nd3+ synthétisée par SPCVD (en anglais, Surface Plasma Chemical Vapor Deposition). (b) Puissance à 227 nm en fonction de la puissance incidente à 452 nm.


Ces nouvelles fibres dopées Nd3+ (figure a) possèdent un large diamètre de coeur (20-30 μm) afin de limiter les effets non linéaires parasites. Une très faible ouverture numérique permet de conserver une qualité de faisceau proche de la limite de diffraction. Plusieurs architectures laser fonctionnant en régime ns ou sub-ns sont actuellement étudiées. Des résultats préliminaires en régime "Q-switch" ont montré qu’il était possible de générer des impulsions nanosecondes à 905 nm avec une puissance crête supérieure à 10 kW. Après les deux étapes de conversion dans des cristaux de LBO puis de BBO, nous avons obtenu des puissances moyennes de 2,4 W à 453 nm et de 114 mW à 227nm (figure b).

Contacts : Kilian Le Corre et Mathieu Laroche (CIMAP)