Caractérisation et modélisation des lasers solides pompés optiquement
Résumé
The aim of this study is to show the importance of transverse effects in the modelling of some laser devices. The first part of this work deals with beam shaping using simple binary diffractive optics. Such optics are able to circularise an elliptic beam emitted by low power laser diodes for example. The reverse transformation is also possible and finds applications in microelectronics. Finally, we will generate annular radialy polarised beam in order to create a longitudinal polarisation in the focal plane of a lens. The second part shows that taking into account the transverse behavior of lasers, we are able to explain the self-Q-Switched behavior of a Cr :LiSAF laser. More over, such a complexity allows us to modelize the bistability area observed in the output characteristic of a heavily doped Er :Yb : phosphate glass lasers. The intacavity diffraction due to gain profile can equally explain the fact that the transverse fundamental mode of a Nd :YVO4 laser can be non-gaussian but annular. The last part studies the passively Q-Switched behaviour of an Er :Yb doped laser. An important amount of measurements has been performed since we had most of the saturable absorbers ever met in the literacy. This database is used to test modelling involving increasing complexity in the field of the transverse effects in such lasers.
Cette thèse a pour but de déterminer dans un certain nombre de cas l'importance de la prise en compte des effets transverses dans les modélisations des dispositifs lasers. Dans un premier temps, il est démontré la possibilité de mettre en forme le profil radial d'intensité d'un faisceau laser en utilisant des optiques diffractives de phase dites binaires. Trois applications concrètes seront développées : la « circularisation » d'un faisceau elliptique, la « rectangularisation » d'un faisceau circulaire et la génération d'un anneau de lumière polarisé radialement. Dans un second temps, nous montrons qu'une prise en compte rigoureuse des effets transverses est en mesure d'expliquer le comportement auto-déclenché d'un laser Cr:LiSAF, de justifier la présence d'une zone de bistabilité optique dans la caractéristique puissance de sortie en fonction de la puissance de pompe pour les lasers à base de verres phosphates codopés erbium et ytterbium fortement dopés. De plus, la prise en compte de la diffraction sur le profil de gain a permis d'expliquer l'apparition d'un mode fondamental annulaire dans un laser Nd:YVO4. La dernière partie de la thèse est consacrée à l'étude des lasers déclenchés passivement fonctionnant à 1,5µm. Une base de données expérimentales a été constituée avec un grand nombre d'absorbants saturables de nature différente testés. Cette base de données a permis de tester la fiabilité des modèles intégrant des degrés de complexité croissants dans la prise en compte des effets transverses.
Domaines
Physique Atomique [physics.atom-ph]
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