• Langue : Anglais
• Discipline : Milieux dilués et optique fondamentale
• Identifiant : 2023ULILR049
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 28/11/2023

Résumé en langue originale

Dans ce travail, nous étudions le phénomène d'instabilité de la modulation (IM) induit par des pertes spectrales asymétriques sous la forme d'un réseau de Bragg à fibres optiques (FBG). Le phénomène est connu sous le nom de gain par filtrage et consiste en un changement de la condition d'adaptation de phase d'une cavité de fibre, donné par la circulation du signal à travers un filtre. Lorsque le signal se déplace le long du FBG, il acquiert la signature de phase du filtre, qui modifie la condition d'adaptation de phase de la cavité, créant ainsi un degré de liberté supplémentaire dans le processus MI. Nous avons d'abord caractérisé ce phénomène théoriquement et expérimentalement dans un résonateur à fibre passif pour les régimes de dispersion normale et anormale, en mettant en évidence la relation entre les instabilités du FBG et l'IM paramétrique. Nous avons ensuite développé un modèle théorique pour décrire la formation des GTF dans une cavité à maintien de polarisation (PM). En utilisant ce modèle, nous avons montré comment il est théoriquement possible d'obtenir des spectres MI avec un pic spectral désaccordé. Ceci est rendu possible par l'utilisation d'un FBG PM avec un profil de perte désaccordé dans les deux axes de polarisation. Dans le contexte plus général des cavités à fibres, nous avons étudié l'effet d'un décalage de synchronisation entre le taux de répétition du train d'impulsions qui alimente la cavité et le taux de répétition naturel de la cavité. Le décalage se traduit par un mouvement de la bande latérale des spectres MI, dû à la compétition entre deux régimes MI : absolu et convectif. Enfin, nous avons construit deux dispositifs à cavité active. Ils consistent en une cavité à fibre dans laquelle une section de fibre dopée (dopant erbium ou thulium) est incorporée dans la bobine pour agir comme un amplificateur. En ajustant soigneusement le gain de l'amplificateur, il est possible de compenser les pertes tout en restant dans un régime de cavité passive (en dessous du seuil d'émission de l'effet laser). Avec la cavité EDF, nous avons pu obtenir des GTF à très faible puissance, tandis qu'avec la cavité TDF, nous avons pu générer des MI à 2[dollar]mu m[dollar].

Résumé traduit

In this work, we study the phenomenon of modulation instability (IM) induced by asymmetric spectral losses in the form of a fibre Bragg grating (FBG). The phenomenon is known as Gain Through Filtering and consists of the change in the phase matching condition of a fibre cavity, given by the circulation of the signal through a filter. As the signal travels along the FBG, it acquires the phase signature of the filter, which modifies the phase matching condition of the cavity, creating an additional degree of freedom in the MI process. We first characterised this phenomenon theoretically and experimentally in a passive fibre resonator for both normal and anomalous dispersion regimes, highlighting the relationship between GTF instabilities and parametric MI. We then developed a theoretical model to describe the formation of GTFs in a polarisation-maintaining (PM) cavity. Using this model, we have shown how it is theoretically possible to obtain MI spectra with a detuned spectral peak. This is made possible by the use of a PM FBG with a detuned loss profile in the two polarisation axes. In the more general context of fibre cavities, we have studied the effect of a synchronisation mismatch between the repetition rate of the pulse train driving the cavity and the natural repetition rate of the cavity. The mismatch translates into a movement of the sideband of the MI spectra, due to the competition between two MI regimes: absolute and convective. Finally, we built two active cavity devices. They consist of a fibre cavity in which a section of doped fibre (erbium or thulium dopant) is embedded in the coil to act as an amplifier. By carefully adjusting the gain of the amplifier, it's possible to compensate for the losses and still remain in a passive cavity regime (below the lasing threshold). With the EDF cavity we were able to get GTF at really low power, while with the TDF cavity we were able to generate MI at 2[dollar]mu m[dollar].