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| Spectral purity transfer through optical injection using highly coherent, wavelength selectable sources ( Transfert de pureté spectrale par injection optique à l'aide de sources hautement cohérentes et sélectionnables en longueur d'onde) Karuvath, Amith - (2023-11-21) / Université de Rennes Spectral purity transfer through optical injection using highly coherent, wavelength selectable sources
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Besnard, Pascal Discipline : Photonique Laboratoire : FOTON Ecole Doctorale : MATISSE Classification : Physique Mots-clés : laser, Brillouin, fibre, cohérence, injection optique, bruit de fréquence
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Résumé : Cette thèse est consacrée à l'étude du transfert de pureté spectrale par injection optique avec la variation de la cohérence du signal injecté. L'idée principale est de distribuer cette forte cohérence à d'autres sources. L'injection optique peut-être défini comme le couplage unidirectionnel entre deux lasers : l'un, appelé maître, alimente en photons la cavité d'un second laser, appelé esclave. Cette technique de synchronisation en fréquence et en phase est couramment analysée à partir des spectres optiques, du comportement temporel ou du bruit d'intensité relatif du laser injecté. Notre analyse est faite grâce à la densité spectrale de puissance du bruit de fréquence, afin de comparer l'influence d'une source externe à la source spontanée interne. Différents lasers accordables sont utilisés pour un contrôle de la cohérence. Un étage de laser à fibre Brillouin (BFL) est ajouté pour former une source plus cohérente (< kHz ou au Hz), avec une longueur d'onde sélectionnable sur la bande C. Un deuxième étage BFL permet d’atteindre 3 mHz. Notre étude se concentre sur le seuil d’accrochage en fréquence, ou la puissance optique minimale requise pour un transfert total de pureté. Lorsque l'on diminue la largeur de raie (30 kHz) d'un facteur 10, le seuil augmente du même facteur; mais seulement de +4 dB pour passer de 3 kHz à 1 Hz. Ceci ouvre la possibilité d'un transfert de grande pureté par injection optique sans pénalité sur la puissance optique. Abstract : This thesis is devoted to the study or spectral-purity transfer through optical injection when the coherency of the seeded light is varied. The main idea is to spread this strong coherency and to share it with other sources. Optical injection is the unidirectional coupling between two lasers: one, called the master, feeds photons into the cavity of a second laser, called the slave. This technique of frequency and phase synchronization is commonly analyzed from the optical spectra, the temporal behavior or the relative intensity noise of the injected laser. Our analysis is made thanks to the frequency noise power spectral density, in order to compare the influence of an external source to the internal spontaneous source. To have a direct control on coherency, tunable lasers with different linewidths are used. To get sub-kHz one (or Hz one), a Brillouin-fiber-laser (BFL) stage is added to form a highly coherent source with selectable wavelength over the C band. 3 mHz linewidth is obtained by a second BFL stage. Our study focuses on the frequency-locking threshold, or the minimum required optical power for a complete purity transfer. When decreasing the linewidth from 30 kHz by a factor of 10, the locking threshold is increased by the same factor. However, decreasing from 3 kHz to thinner linewidth (~1 Hz), the power required is not so different (+4 dB) opening the possibility of transfer of high purity through optical injection without penalty on optical power. | |||