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| Étude du transfert du bruit relatif d’intensité de lasers multimodes par doublage de fréquence (Study of relative intensity noise transfert of frequency-doubled multimode lasers) Collin, Rodolphe - (2019-03-22) / Universite de Rennes 1 - Étude du transfert du bruit relatif d’intensité de lasers multimodes par doublage de fréquence
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Langue : Français Directeur(s) de thèse: Chartier, Thierry Discipline : Science des matériaux Laboratoire : FOTON Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Physique Mots-clés : Photonique, Laser multimode, Bruit relatif d’intensité, Doublage de fréquence, Laser à fibre, Laser à semi-conducteurs, Simulations numériques
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Résumé : Le développement de nouvelles sources laser est un travail long et minutieux. Une grande variété de paramètres doit être étudiée et maîtrisée pour parvenir aux performances souhaitées. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés au bruit relatif d'intensité (Relative Intensity Noise ou RIN) de différents lasers. Nous avons en particulier étudié le processus de doublage de fréquence et son influence sur le RIN. Pour les besoins de cette étude, un modèle numérique de simulation d'un laser à fibre en fonctionnement multimode longitudinal a été développé. Il prend en compte des caractéristiques nécessaires à notre étude : la résolution du champ laser en amplitude et phase, le fonctionnement multimode, le spatial hole burning et l'introduction de sources de bruit via l'ajout de forces de Langevin. L'étude du RIN après doublage de fréquence, prise en compte par la mise au carré du champ résultant de la résolution de notre modèle numérique, a montré trois processus différents menant à une augmentation du RIN à basse fréquence après doublage : un couplage entre les RIN les plus faibles et les intensités les plus fortes, la compétition entre les modes et un transfert de bruit de phase sur le bruit d'intensité. Enfin, nous avons étendu notre étude au cas des lasers à semi-conducteurs. En utilisant un modèle de simulations numériques préexistant, nous avons étudié le RIN après doublage de fréquence d'un laser à semi-conducteurs dans trois régimes de fonctionnement différents. Cette étude a pu confirmer la fiabilité de l'analyse développée dans le cadre d'un laser à fibre et montrer les différences entre les architectures laser étudiées. Abstract : Developing a new laser source is a meticulous and time-consuming work. A large variety of parameters must be studied to obtain the wanted performances. In this work, we focused on the Relative Intensity Noise (RIN) of different lasers. Especially, we studied the second harmonic generation process and its influence on the laser RIN. For the needs of this work, we developed a numerical simulation model of a multimode fibre laser. It takes into account some needed features: the resolution of the laser field with amplitude and phase, the multimode behaviour, the spatial hole burning effect and the introduction of noise sources by adding Langevin forces. Studying the RIN after frequency doubling is done by squaring the field obtained by our numerical simulation. We found three different processes leading to an increase of the RIN at low frequencies after frequency doubling: a coupling between the less-noisy modes and the most-intense ones, the mode competition at low frequencies and, a transfer of the phase noise to the intensity noise. We have extended our study to semiconductor lasers. We used a pre-existing numerical simulation model and studied the RIN after frequency doubling for three different operating regimes. This study did confirm the reliability of the analysis developed in the fibre laser case and showed some differences between both lasers. | |||