par Light Publishing Center, Institut d’optique, de mécanique fine et de physique de Changchun, CAS
Au cours des deux dernières décennies, les progrès rapides dans des applications telles que la surveillance environnementale, les diagnostics médicaux et le positionnement mondial ont intensifié l’attention portée au développement de nouvelles sources de lumière infrarouge moyen. Les lasers infrarouge moyen à base de fibres, qui fonctionnent au-delà de 2,5 μm, sont apparus comme des sources lumineuses à haute luminosité particulièrement prometteuses. Cependant, étendre la génération laser dans la gamme de longueurs d’onde moyennes IR présente des défis importants, principalement en raison de l’absorption extrême dans les fibres de silice, qui résulte de l’énergie élevée des phonons des matrices de verre.
Pour surmonter ce problème, les chercheurs ont dû se tourner vers les fibres de verre souples, qui nécessitent une réévaluation complète du processus de développement des lasers à fibre en raison de leur forte dilatation thermique, de leurs faibles points de fusion et de leur fragilité. Par conséquent, la plupart des configurations laser à fibre infrarouge moyen à ce jour reposaient fortement sur des composants en vrac, le milieu de gain étant la seule section de fibre.
Un article récent publié dans Lumière : fabrication avancée par une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Maria Chernysheva de l’Institut Leibniz de technologie photonique présente une solution innovante à l’un des défis critiques dans ce domaine. Les chercheurs ont développé un nouveau concept de combineur de pompe à fibre hybride, qui constitue un composant crucial pour les systèmes laser entièrement à fibre.
Les auteurs notent : « Actuellement, tous les lasers à pompe sont équipés de sorties à fibre de silice. Le principal défi de l’intégration de ces sources de pompe avec des systèmes laser à fibre infrarouge moyen réside dans l’incompatibilité des fibres de silice avec les fibres de verre souple, telles que le verre fluoré. Les fibres ont près de la moitié du point de fusion et 30 fois le coefficient de dilatation thermique de la silice, ce qui rend les méthodes d’épissage traditionnelles très difficiles. Par conséquent, la création de composants de fibres hybrides fusionnées s’est avérée presque impossible.
Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a exploré une approche alternative : le couplage latéral basé sur le champ évanescent. En polissant les fibres sur une longueur d’environ 1 cm et en les alignant côte à côte, ils ont pu atteindre une efficacité de couplage supérieure à 80 % sans avoir besoin d’un épissage direct. Cette méthode innovante exploite le champ évanescent pour transférer la lumière de la fibre fournissant une pompe de silice vers la fibre de signal de fluorure, surmontant ainsi les limitations imposées par les propriétés des fibres de verre souples.
Notamment, cette nouvelle conception répartit efficacement la charge thermique sur la zone étendue des fibres polies, permettant un fonctionnement stable à haute puissance et à long terme avec une stabilité RMS de 0,09 %. Les pertes excédentaires démontrées sont inférieures à 0,9 dB, ce qui est comparable aux multiplexeurs par répartition en longueur d’onde (WDM) à base de fibres de silice disponibles dans le commerce et fonctionnant sur des plages de longueurs d’onde de signal plus longues. De plus, la conception est polyvalente, n’imposant aucune limitation sur les types de fibres utilisées dans le combineur, qu’elles soient actives ou passives, et peut être adaptée à différents matériaux de verre ou fibres optiques à base de polymère.
Les chercheurs concluent : « Ce travail ouvre de nouvelles voies passionnantes pour le développement de lasers toutes fibres à infrarouge moyen, offrant des avantages significatifs par rapport aux techniques de couplage bout à bout existantes. La conception permet des configurations laser plus sophistiquées avec des fonctionnalités et des régimes de génération avancés. , il a le potentiel d’être adapté à d’autres composants, y compris des absorbeurs ou des capteurs saturables. »
Plus d’informations :
Boris Perminov et al, Combineur de pompe à fibre multimode silice-fluorure à polissage latéral pour lasers et amplificateurs à fibre Mid-IR, Lumière : fabrication avancée (2024). DOI : 10.37188/lam.2024.039
Fourni par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS