Lasers à fibre ultrarapides à gestion d’énergie : une approche pour la flexibilité et la mise à l’échelle énergétique des impulsions

Les lasers à fibre ultrarapides se sont imposés comme des sources d’impulsions optiques ultracourte, compactes, efficaces et robustes. Les premiers développements, réalisés autour de la longueur d’onde de 1 µm, ont bénéficié de la dispersion normale des fibres de silice, qui favorise la formation d'impulsions étirées temporellement, permettant ainsi d'augmenter leur énergie. Le développement de nouvelles architectures de cavités laser, combiné au développement de fibres à grande aire de mode, ont permis de dépasser la limite solitonique conventionnelle. Cependant, l’extension de ces concepts vers le moyen infrarouge a présenté de nouveaux défis. Au-delà de 1,3 µm, les fibres de silice présentent une dispersion anormale, ce qui complique le fonctionnement en régime d’impulsions étalées et limite l’augmentation d’énergie en raison des petits diamètres de cœur nécessaires pour maintenir la dispersion normale.Cette thèse introduit le régime du soliton à gestion d’énergie (EMS) comme une approchealternative pour l’augmentation d’énergie dans les lasers à fibre entièrement en dispersion anormale. Le concept a d’abord été démontré à 1,55 µm puis étendu à 2 µm, confirmant son universalité.L’approche a ensuite été développée afin d’introduire deux nouveaux régimes de fonctionnement, l'un sans effet dispersif et l'autre fortement dispersif, dans lesquels l’interaction entre le gain, la non-linéarité et le filtrage spectral permet la formation d’impulsions stables et de haute énergie. Elle a également été étendue au domaine spatial grâce à l’utilisation de fibres actives multimodes, où les interactions spatio-temporelles offrent un contrôle supplémentaire sur la mise en forme et l’amplification des impulsions.Enfin, la sortie du laser a été directement utilisée pour générer un supercontinuum multi-octave sur puce, validant ainsi l’efficacité du concept de gestion d’énergie pour les applications photoniques intégrées.