Réflecteurs FBG pour les lasers à fibre Raman

Introduction

Au cours de la dernière décennie, des progrès remarquables ont été réalisés dans le domaine des lasers à fibre de haute puissance, dont la puissance de sortie d'une seule cavité dépasse 10 kW, grâce à des applications industrielles et militaires. Les lasers à fibre dopés à l'ytterbium ont joué un rôle déterminant dans ces progrès, en convertissant la lumière à faible luminosité des modules de diodes laser à semi-conducteur en lumière à haute luminosité à l'aide de fibres optiques à double gaine.

Malgré une augmentation remarquable de la puissance, la dépendance à l'égard de l'ytterbium comme principal vecteur de gain limite l'émission des lasers à fibre à une région étroite (1040-1120 nm, typiquement). D'autres dopants à base de terres rares, comme le thulium et l'erbium, sont également disponibles en dehors de cette plage, mais ils offrent une puissance et une efficacité plus limitées en raison de divers défis techniques. Ces limitations soulignent la nécessité de disposer de lasers à haute puissance couvrant un spectre de longueurs d'onde plus large pour répondre aux applications en dehors des bandes d'émission des terres rares.

Lasers à fibre Raman

Les lasers à fibre Raman (RFL) peuvent émettre de la lumière sur une large gamme de longueurs d'onde en utilisant une longueur d'onde de pompe appropriée. Cette caractéristique confère aux RFL une bande d'émission nettement plus large que celle des lasers reposant uniquement sur des fibres dopées aux terres rares. Par conséquent, la technologie RFL est de plus en plus utilisée pour produire des lasers de grande puissance à des longueurs d'onde spécifiques qu'il est difficile, voire impossible, d'obtenir en utilisant uniquement des fibres dopées aux terres rares.

Les lasers à fibre Raman fonctionnent à partir de la diffusion Raman stimulée (SRS) produite par les vibrations moléculaires du matériau de la fibre lorsqu'il est excité à des puissances élevées. Le spectre du signal de pompe se propageant est décalé vers une composante Stokes de fréquence plus basse, comme illustré ci-dessous. Le décalage Raman est typiquement de 13,2THz (440 cm-1) pour les fibres de silice et jusqu'à 40THz (1330 cm-1) pour les fibres de phosphosilicate.

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