Absorbant saturable fibré pour laser auto-impulsionnel destiné à la surveillance de l’environnement dans le moyen infrarouge

Absorbant saturable fibré pour laser auto-impulsionnel destiné à la surveillance de l’environnement dans le moyen infrarouge

Stage M1/M2

Absorbant saturable fibré pour laser auto-impulsionnel destiné à la surveillance de l’environnement dans le moyen infrarouge

Contexte

Cette proposition de stage s’inscrit dans un programme canadien Sentinelle Nord visant spécifiquement à utiliser la lumière comme vecteur d'information dans les milieux naturels nordiques. L’Université Côte d’Azur (UCA) a conclu un accord avec l’Université Laval (UL, Québec, Canada), et cofinance ce projet entre le Centre Optique Photonique et Laser (COPL, UL) et l’Institut de Physique de Nice (INPHYNI, UCA).

La fonte progressive du pergélisol dans le Nord Canadien provoque des changements importants au niveau des écosystèmes, notamment en relâchant des quantités substantielles de gaz climatiquement actifs (GCA) dans l'atmosphère (méthane, dioxyde de carbone). Le COPL mène un projet de développement de systèmes optiques de détection à distance des GCA, comprenant des sources optiques à spectre large dans la gamme de longueur d’onde 3-5 μm, qui contient les résonances fondamentales des gaz à identifier. Pour cela, les fibres optiques dites spéciales (c’est-à-dire différentes de celles employées pour les télécommunications) ont des propriétés extrêmement intéressantes pour réaliser des dispositifs très efficaces, robustes et fiables, et en général moins coûteux que les systèmes optiques dits massifs (propagation optique en espace libre).

Dans ce cadre, un laser impulsionnel à fibre optique émettant vers la longueur d’onde 2,8 μm est en développement au COPL. Il émet des impulsions brèves et intenses par une méthode de commutation du gain qui nécessite un passage du faisceau laser à l'air libre dans la cavité laser, ce qui réduit significativement la robustesse et la stabilité du laser. On propose de mettre en œuvre la commutation de gain passive (passive Q-switching) en insérant une fibre spéciale agissant comme absorbant saturable, insérée dans la cavité laser par épissurage. Ainsi le laser pourra être entièrement fibré, robuste et stable. Il faut noter que la technologie des lasers à fibre optique a atteint une bonne maturité dans les gammes spectrales du proche infrarouge (1 μm, 1,5 μm et 1,9 μm). En revanche, les lasers à fibre émettantdanslemoyeninfrarouge(>2 μm)sontbeaucoupplusrécents,etdenombreusesaméliorations au-delà de l’état de l’art sont attendues.

Stage

Le travail à accomplir durant ce stage sera une contribution à la fabrication, la caractérisation optique et spectroscopique, et l’optimisation de la composition et de la géométrie de fibres optiques spéciales destinées à assurer la fonction d’absorbant saturable dans le laser fonctionnant vers 2,8 μm. Une portion d’une telle fibre sera ensuite confiée au COPL, qui l’insèrera dans la cavité laser pour étudier la dynamique de son fonctionnement. Un étudiant canadien travaillant sur ce projet fera un séjour à Nice en 2020, pour échanges et optimisation à partir des travaux déjà accomplis. Le ou la stagiaire pourra aussi bénéficier d’un voyage d’étude au COPL.

durée du stage

3 ou 5 mois

Mots clé

fibres optiques, optique guidée, dopage terre rare, laser, spectroscopie d’absorption et de luminescence

Responsable

Bernard DUSSARDIER, Tél : 04 92 07 67 48/ 06 32 71 66 67. email : bernard.dussardier@unice.fr

Institut et lieu du stage

Institut de Physique de Nice (INPHYNI), Parc Valrose / 06108 NICE CEDEX 2. http://inphyni.cnrs.fr/fr

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