UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE HOUARI

UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE
HOUARI BOUMEDIENE (USTHB)
Laboratoire d’Electronique Quantique
Faculté de physique
Étude de l’influence de la diffusion Brillouin stimulée, nouvelle approche(*)
Présenté par
Sekkour Lidia (**)
Résumé
La diffusion Brillouin stimulée (DBS) est un effet non linéaire du troisième ordre qui se
manifeste dans le cœur de la fibre optique par la génération d’onde de diffusion appelée onde
Stokes. Elle est décalée en fréquence par rapport à l’onde pompe se propage dans la direction
contra-propagative. Elle est responsable de la détérioration de la puissance de sortie et elle
influe sur le fonctionnement dynamique des lasers de puissance à fibre double gaine dopée
aux terres rares qui sont actuellement en train de devenir de sérieux concurrents pour les
lasers classiques comme le laser CO2, et le laser Nd : YAG dans plusieurs domaines
d’applications : la médecine, l’usinage des matériaux et le domaine militaire.
L’objectif de ce travail est une simulation simple et rapide de l’influence de la DBS, pour
comprendre l’instabilité observée expérimentale. Pour cela, on a élaboré un système
d’équations décrivant l’interaction des intensités pompe et Stokes à travers l’inversion de
population, dans une cavité linéaire de type Fabry Pérot. La description de l’évolution spatio-
temporelle de l’intensité d’un laser à fibre double gaine Ytterbium est faite par le modèle
d’intensités. Ce modèle est composé de trois équations, une pour l’inversion de population
associée aux différents types d’onde (pompe, Stokes) avec une constante phénoménologique
qui traduit la proportion de l’inversion de population qui amplifie l’intensité Stokes. Les deux
autres équations décrivent les évolutions spatio-temporelles des ondes laser et Brillouin. La
résolution numérique de ce modèle d’intensités a été faite en utilisant deux méthodes
numériques : la méthode Runge-Kutta d’ordre 4 (RK4) et la méthode des différences finis
(MDF) à trois points.
Les résultats numériques obtenus confirment l’influence prépondérante de la DBS sur le
fonctionnement dynamique des lasers à fibre et montrent que cette influence apparait à partir
d’un taux de pompage égal à 3 fois la valeur du seuil. Ce résultat est acceptable quand on sait
qu’expérimentalement, l’influence de la diffusion Brillouin a été constatée pour une valeur du
pompage égale à 2 fois sa valeur au seuil d’oscillation laser. De même nos résultats ont été
comparés à ceux obtenus par des modèles beaucoup plus complexes.
(*) Mémoire de MAGISTER
(**) Directeur de thèse : M. Abdelhamid KELLOU (Professeur à USTHB)