Résonateur à modes de galerie en fluorure de calcium dans lequel est injectée de la lumière bleue/violette issue d’un laser, par le biais d’une fibre optique effilée

Résonateur à modes de galerie en fluorure de calcium (fabriqué par Femto-ST) dans lequel est injectée de la lumière bleue/violette issue d’un laser, par le biais d’une fibre optique effilée. La lumière se propage sur la circonférence du disque (résonateur) et génère ainsi un tore de lumière. L’objectif principal est d’utiliser les propriétés de filtrage et la stabilité des résonances de la cavité (résonateur) pour améliorer les performances spectrales d’une diode laser en nitrure de gallium.

Banc de fabrication de fibres effilées

Banc de fabrication de fibres effilées (tapers en anglais). Une fibre optique monomode classique de 125 micromètres de diamètre est étirée en la chauffant à l’aide d’une flamme de butane pour obtenir une fibre effilée de 1 micromètre de diamètre. Grâce à cette fibre effilée, il est possible d’injecter et de collecter du signal dans un microrésonateur à modes de galerie. Pour les résonateurs intégrés, il est aussi possible de couder cette fibre effilée en utilisant un moule et une flamme d’oxygène.

Fibre optique effilée, à une dimension de l’ordre du micromètre, permettant d’injecter la lumière au sein de microdisques

Fibre optique effilée, à une dimension de l’ordre du micromètre, permettant d’injecter la lumière au sein de microdisques (microrésonateurs) de phosphure de gallium intégré sur silicium. Approchée à une centaine de nanomètres du disque, un couplage s’instaure entre les modes lumineux se propageant dans la fibre et les modes de galerie du disque ; de la puissance optique peut alors être injectée dans le disque pour réaliser le processus de conversion de fréquence. L’objectif premier est de réaliser une conversion de fréquence entre des signaux télécoms et dans le domaine visible. Les propriétés de ces microrésonateurs pourraient également permettre de convertir des signaux de longueurs d’onde proches ou de générer des signaux térahertz.

Génération de seconde harmonique (GSH) au sein de microdisques à base de phosphure de gallium intégré sur silicium

Génération de seconde harmonique (GSH) au sein de microdisques (microrésonateurs) à base de phosphure de gallium intégré sur silicium. Une fois injectée dans un disque, la lumière se trouve piégée au pourtour du disque sous forme de modes de galerie. Les propriétés non-linéaires du matériau vont alors permettre de convertir la fréquence de l’onde lumineuse piégée. L’objectif premier est de réaliser une conversion de fréquence entre des signaux télécoms et dans le domaine visible. Les propriétés de ces microrésonateurs pourraient également permettre de convertir des signaux de longueurs d’onde proches ou de générer des signaux térahertz.

Mesures sur un circuit électronique permettant l’asservissement en fréquence d’un laser sur un résonateur optique ultrastable

Mesures sur un circuit électronique conçu et réalisé au laboratoire Institut FOTON, permettant l’asservissement en fréquence d’un laser sur un résonateur optique ultrastable. En asservissant deux ondes lasers décalées en fréquence sur un même résonateur, il est possible d’obtenir les ondes les plus stables au monde dans la gamme 100 GHz-1 THz. Le circuit électronique d’asservissement s’inspire de celui utilisé dans le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo.

Mesures sur un circuit électronique permettant l’asservissement en fréquence d’un laser sur un résonateur optique ultrastable

Pointes permettant d’amener du courant à une puce

Pointes permettant d’amener du courant à une puce réalisée par un laboratoire partenaire (III-V lab) et contenant deux lasers au sein d’une expérience d’optique fibrée. Pour cela elles doivent être amenées très précisément sur les pistes électriques de la puce. La lumière est dirigée dès la sortie de la puce dans des fibres optiques, puis un mécanisme de rétroaction électrooptique permet de stabiliser la différence de fréquence entre les deux lasers.

Observation à l’aide d’une loupe binoculaire de deux lasers monolithiques

Observation à l’aide d’une loupe binoculaire de deux lasers monolithiques, c’est à dire fabriqués sur une même puce (réalisée par un laboratoire partenaire, le III-V lab) au sein d’une expérience d’optique fibrée. Des pointes permettant d’amener du courant doivent être amenées très précisément sur les pistes électriques de la puce. La lumière est dirigée dès la sortie de la puce dans des fibres optiques, ensuite un mécanisme de rétroaction électrooptique permet de stabiliser la différence de fréquence entre les deux lasers.

Cavité laser pompée optiquement, montée sur un bloc métallique et émettant un laser bi-fréquence proche de 800 nm

Cavité laser pompée optiquement (faisceau vert), montée sur un bloc métallique et émettant un laser bi-fréquence proche de 800 nm. Ce laser proche infrarouge permet d’alimenter une antenne térahertz, un semiconducteur arséniure de gallium (AsGa) à basse température, qui génère alors une onde dans la gamme térahertz. Il s’agit d’une onde dont la fréquence est comprise entre les gammes électronique (gigahertz) et optique (centaine de térahertz). Ces ondes trouvent des applications en spectroscopie spatiale, pour détecter des molécules sur des planètes, en imagerie (sécurité aéroport par exemple) et dans les télécommunications.

Alignement du laser de pompe à 532 nm d’une cavité laser permettant l’émission d’un laser bi-fréquence proche de la longueur d’onde de 800nm

Alignement du laser de pompe à 532 nm (faisceau vert) d’une cavité laser permettant l’émission d’un laser bi-fréquence proche de la longueur d’onde de 800nm. Ce laser proche de l’infrarouge permet d’alimenter une antenne térahertz, un semiconducteur arséniure de gallium (AsGa) à basse température, qui génère alors une onde dans la gamme térahertz. La fréquence de cette onde est comprise entre les gammes électronique (gigahertz) et optique (de l’ordre d’une centaine de térahertz). Ces ondes trouvent des applications en spectroscopie spatiale, pour détecter des molécules sur des planètes, en imagerie (sécurité des aéroports par exemple) et dans les télécommunications.