CHAPITRE I : Introduction sur les lasers à semi

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CH II : Les fluctuations basses fréquences (LFFs)
Sommaire
1. Introduction .................................................................................................................... 5
2. Présentation de l'expérience .......................................................................................... 6
1.1 Le s ystème à retour optique sélectif en fréquence (FOF) ................................................. 6
1.1.1.1 Principe de la mesure ............................................................................................... 7
1.1.1.2 Description du système ............................................................................................ 8
1.1.1.3 La diode laser isolée (sans retour optique) ............................................................... 8
1.1.1.4 Le réseau de Bragg photo inscrit sur la fibre ........................................................... 9
1.1.1.5 La réflectivité ......................................................................................................... 11
1.1.1.6 La cavité externe .................................................................................................... 11
1.1.1.7 Les paramètres de contrôle ..................................................................................... 11
1.1.1.8 Les paramètres possibles ........................................................................................ 12
1.1.1.9 Le choix des paramètres ......................................................................................... 13
1.2 Description de la partie diagnostique ............................................................................... 17
1.2.1.1 Puissance mètre ...................................................................................................... 17
1.2.1.2 Oscilloscope ........................................................................................................... 17
1.2.1.3 Analyseur de spectre RF ......................................................................................... 18
1.2.1.4 Analyseur de spectre OSA ..................................................................................... 20
1.2.1.5 Interféromètre de Fabry-Perot ................................................................................ 20
1.3 Conclusion sur la partie équipements / diagnostic : ........................................................ 21
1 Etude de la stabilisation en longueur d'onde ............................................................. 23
1.4 Théorie : .............................................................................................................................. 23
1.4.1.1 Mesure expérimentale du spectre optique ............................................................. 27
1.5 Conclusion ........................................................................................................................... 29
2 Conclusion .................................................................................................................... 31
3 Bibliographie ................................................................................................................ 32

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CH II : Les fluctuations basses fréquences (LFFs)
Liste des figures
Figure 1 : Banc expérimental de caractérisation de la dynamique temporelle et d’analyse spectrale
de diodes laser émettant à 980 nm soumises à un retour optique provenant d’un FBG....................6
Figure 2 : Les profils spectraux des différents FBG couplés à la diode laser....................................7
Figure 3 : Vue d’ensemble du module de pompe laser émettant à 980 nm pour l’amplification des
signaux dans les systèmes EDFAs.....................................................................................................8
Figure 4 : Schéma de principe d’une diode laser à cavité Fabry Perot..............................................8
Figure 5: Evolution de la puissance optique en fonction du courant d’électrode en (a) et spectre
optique à I = 85 mA en (b) d’une diode laser émettant à 980 nm sans retour optique.......................9
Figure 6: Schéma d’un réseau de Bragg photo inscrit sur une fibre, Λ étant le pas du réseau..........9
Figure 7 : Profil spectral en transmission d’un FBG centré à 974,25 nm........................................10
Figure 8: Représentation schématique des grandeurs fréquentielles susceptibles d’intervenir dans
le fonctionnement du module de pompe laser. λDL, sol la longueur d’onde centrale d’émission de
la diode laser isolée (en rouge), FFBG fréquence centrale du FBG (en vert), ΔFFBG : Largeur à
mi-hauteur du profil spectral du FBG, ΔF0 : écart fréquentielle entre FFBG et FDL, sol , Fcint :
Fréquence des modes de cavité interne de la diode laser (en bleu), Fcext : fréquence des modes de
cavité externe ( en orange) (DL+FBG) et FOR : fréquence d’oscillation de relaxation (n noir).....14
Figure 9 : Représentation schématique en fréquences des plages de mesures des différents
équipements de caractérisation et d’analyse utilisés........................................................................20
Figure 10: a) La courbe du snake qui correspond à la représentation graphique de l’équation xx.b)
variation du gain en fonction de la longueur d’onde........................................................................24
Figure 11 : a) Spectres optiques de la DL isolée sans retour optique et a’) la représentation 3D
avec le courant de 50 mA à 500 mA................................................................................................26

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CH II : Les fluctuations basses fréquences (LFFs)
Liste des tableaux
Tableau 1: Récapitulatifs des paramètres d’étude............................................................................15
Tableau 2 : Les paramètres d’étude de l’évolution de la réponse temporelle..................................17
Tableau 3 : Les paramètres d’étude du spectre RF...........................................................................17
Tableau 4 : Paramètre d’étude du spectre optique mesurée à l’OSA...............................................19

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CH II : Les fluctuations basses fréquences (LFFs)
Chapitre II
Présentation de l'expérience et mise en
évidence du retour optique sélectif en
fréquence.

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CH II : Les fluctuations basses fréquences (LFFs)
1. Introduction
Ce chapitre se décompose en deux parties : Tout d'abord la présentation détaillée du sys-
tème étudié dont la partie diagnostique, puis dans un deuxième temps une étude sur le comporte-
ment en longueur d'onde .
Le système étudié présente plusieurs particularités : D'une part la diode laser est très multi-
mode et présente une large courbe de gain, ainsi qu'un très haut niveau de puissance d'émission et
d'autre part elle est soumise à un retour optique provenant d’un FBG. Ce dernier présente un profil
spectral limité et opère donc en principe une sélectivité en longueur d'onde sur le retour optique.
Cependant sa largeur de raie à mi-hauteur (FWHM) est plusieurs ordre de grandeurs supérieures à
l'interval entre les modes de cavités externes mais également très largement supérieure à la fré-
quence des oscillations de relaxation. Il faut alors s'interroger si cette configuration est réellement
celle d'un retour optique sélectif en fréquence ou si ses comportements ne sont pas identiques à
ceux d'un simple retour optique conventionnel (COF) dont le miroir qui l'opère peut être considéré
comme un filtre de largeur de raie infinie. L'objectif scientifique ici consiste donc à mettre en évi-
dence le comportement FOF du système. La démarche réside dans la vérification des points de si-
militudes et de différences des comportements du dispositif avec FBG avec ceux rapportés dans la
littérature qui corespondent à un retour optique conventionnel.
Ce chapitre se décompose comme suit :Après avoir présenté le système expérimental en
mettant l'accent sur la partie diagnostique et sur les paramètres de la mesure, une étude sur le com-
portement en longueur d'onde sera présenté.