Optical frequency comb generation in fiber Fabry-Perot resonators
Génération de peignes de fréquence optiques dans les cavités Fabry-Perot fibrées
Peignes de fréquences
Résonateurs Fabry-Perot fibrés
Optique non-Linéaire
Optical frequency combs
Fiber Fabry-Perot resonators
Nonlinear optics
Optique non linéaire
Résonateurs optiques
Rayonnement terahertz
Effet Kerr
Cette thèse explore les techniques de génération de peignes de fréquences optiques à partir de résonateurs Fabry-Perot fibrées. Les peignes de fréquences optiques, constitués de raies discrètes et équidistantes dans le domaine fréquentiel, correspondent à un train d'impulsions stable dans le domaine temporel. Ces peignes ont révolutionné la métrologie de pointe et ont permis le développement d'horloges optiques ultra-précises, mais leur génération reste un défi. Dans les années 2010, une méthode a émergé consitant à envoyer des lasers continus dans des cavités passives et à exploiter leurs propriétés non-linéaires pour générer les impulsions optiques nécessaires. Jusqu'ici, les microrésonateurs et résonateurs fibrés en anneau étaient privilégiés. Ici, nous étudions un nouveau type de cavité passive, les cavités Fabry-Perot fibrées, composée d'une fibre optique entre deux miroirs. Ces dispositifs, à la croisée des microrésonateurs et cavités en anneau fibrées, sont compacts et facilement intégrables dans les systèmes optiques grâce aux connecteurs FC/PC standard. L'étude de leurs dynamiques non-linéaires, en fonction de la dispersion chromatique, a permis de générer des peignes s'étendant sur 30 THz, avec plus de 48 000 raies et un bruit de phase inférieur à -110 dBc/Hz à 1 kHz. De plus, les technologies de télécommunication fibrée permettent le multiplexage spatial de la lumière, ouvrant la voie à des sources multi-peignes et à des applications avancées pour la spectroscopie et l'imagerie.
This thesis investigates techniques for generating optical frequency combs using fiber Fabry-Perot resonators. Optical frequency combs, composed of discrete, equally spaced lines in the frequency domain, correspond to a stable pulse train in the time domain. These combs have revolutionized advanced metrology and enabled ultra-precise optical clocks, but generating these signals remains challenging. In the 2010s, a method emerged using continuous-wave lasers to pump passive cavities, leveraging their nonlinear properties to generate the pulses required for combs. Microresonators and fiber ring resonators have been predominantly used. Here, we explore a new type of passive cavity, a fiber Fabry-Perot cavity, made of an optical fiber between two mirrors. These devices, at the intersection of microresonators and fiber ring cavities, are compact and easily integrable into optical systems using standard FC/PC connectors. The study of their nonlinear dynamics as a function of chromatic dispersion, allow the generation of broad and stable combs spanning over 30 THz, with more than 48,000 lines and phase noise below -110 dBc/Hz at 1 kHz. Additionally, fiber-optic telecom technologies enable spatial multiplexing of light, opening the door to multi-comb sources and advanced spectroscopy and imaging applications.
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Bunel
Thomas
Bunel
1997-07-07
FR
283411872
https://theses.fr/2024ULILR057
2024ULILR057
https://doi.org/10.70675/d6e978b3za838z4093z86a6z94861cb95bd5
2024-12-16
Milieux dilués et optique fondamentale
Université de Lille (2022-....)
259265152
Doctorat
Docteur es
non
oui
Mussot
Arnaud
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
09021742X
Conforti
Matteo
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190495421
Pasquazi
Alessia
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223557854
Herr
Tobias
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
283410523
Torres-Company
Victor
MADS_MEMBRE_DU_JURY_2
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Leo
François
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Fatome
Julien
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Marris-Morini
Delphine
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École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
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Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM)
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Institut de Recherche sur les Composants logiciels et matériels pour l'Information et la Communication Avancée
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Université de Lille (2018-2021)
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University of Hong Kong (Chine)
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Mussot
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Delphine
École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM)
Institut de Recherche sur les Composants logiciels et matériels pour l'Information et la Communication Avancée
Université de Lille (2018-2021)
University of Hong Kong
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