Augmentation de la puissance de pompe

L’´etude du r´egime transitoire de l’OPO s’est poursuivie par l’´etude du param`etre de taux de pompage. Lafigure 3.14 pr´esente les r´esultats exp´erimentaux du d´emarrage de l’OPO pour des taux de pompage allant jusqu’`a 20 fois la puissance de seuil d’oscillation. L’augmentation du taux de pompage entraˆıne une r´eduction du temps n´ecessaire pour d´etecter les oscillations comme observ´e dans la partie3.2. Le spectre pr´esente ´egalement un ´elargissement g´en´eral avec le taux de pompage et un d´eplacement vers les hautes longueurs d’onde pour un chirp n´egatif, comme le montre lafigure 3.14. Les abscisses ne sont pas les mˆemes pour les figures3.14 (c) et (f), l’´echelle ´etant d´ecal´ee vers les hautes longueurs d’onde. Pour des taux de pompage mod´er´es, inf´erieurs `a 10 sur lafigure 3.14 avec le cristal non lin´eaire A, l’´evolution est r´eguli`ere depuis la fluorescence param´etrique jusqu’`a atteindre un r´egime stationnaire. Pour des taux de pompage plus importants, la puissance augmente rapidement puis d´ecroit pour rejoindre la puissance stationnaire avec l’´etablissement du r´egime stationnaire. Ce ph´enom`ene est pr´esent sur lafigure 3.14(f) par exemple pour un taux de pompage de 20 et sur la figure 3.15 (d), pour un taux de pompage de seulement 5. Ces r´esultats ´evoquent ´egalement la mesure d’intensit´e de la figure 3.9 (b) de la partie 3.2. Si l’on augmente encore le taux de pompage, des ´emissions instables ou des comportements oscillants peuvent ˆetre observ´es bien apr`es le d´emarrage, comme ´evoqu´e dans le chapitre pr´ec´edent, et comme le montre cette fois-ci lafigure 3.9 (c) de la partie 3.2.

De forts taux de pompage ou de fortes puissances signal intracavit´e m`enent `a des d´emarrages instables suivis de r´egime stationnaire ou bien `a des r´egimes de fonctionnement instables. La figure 3.16 pr´esente des spectrogrammes exp´erimentaux dans des cas instables, pour le cristal non lin´eaire A ou G1 (a) et pour le cristal non lin´eaire B ou G4 (b). L’´emission dans le cas du r´eseau B ou G4 est bien plus large que dans le cas du r´eseau A ou G1, la fibre B moins dispersive est donc utilis´ee pour obtenir une fenˆetre spectrale d’observation plus large, au d´e-triment de la r´esolution. Sur lafigure3.16 (a) et (b), pendant le d´emarrage, pour les deux taux de chirp consid´er´es, un d´ecalage spectral est observ´e, qui est li´e au sens du cristal et a d´ej`a ´et´e observ´e pour des taux de pompage plus faibles. Un comportement instable suit ces d´emarrages.

Dans le cas du r´eseau A, l’intensit´e diminue et l’OPO ´emet `a nouveau un spectre plus large comme un second d´emarrage. Dans le cas du r´eseau B, apr`es le d´emarrage large bande, des pics se distinguent. L’´ecart entre les pics augmente au cours du temps ici et `a cela s’ajoutent des variations d’intensit´e. Le cas enregistr´e ici correspond `a un ´elargissement ou une ´emission secondaire vers les basses longueur d’ondes, situ´ee `a moins de 6 nm de l’´emission principale et qui pourrait ˆetre li´e `a des effets transverses favoris´es dans le cas d’un taux de chirp n´egatif (voir partie2.4.2 du chapitre 2).

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

�

�������������������� (a)

(e)

Taux de pompage : 5

(f) (b)

�

(c)

�

(d)

50 100 150 200 250

1472 1474 1476

��������������

Longueur d’onde (nm)

1472 1474 1476

Taux de pompage : 20 Taux de pompage : 10

Longueur d’onde (nm)

1474 1476 1478 Longueur d’onde(nm)

0,0 0,20 0,40 0,60 0,80 1,0

Figure 3.14: Spectrogrammes au d´emarrage de l’OPO avec le cristal non lin´eaire A, pour un chirp n´egatif et pour trois taux de pompage diff´erents. Les traces (a), (b) et (c) correspondent au spectre d’une impulsion stationnaire pour des taux de pompage de 5, 10 et 20 fois la puissance de seuil respectivement. Ils sont extraits des spectrogrammes correspondants, soit (d), (e) et (f) respectivement. La mesure de la longueur d’onde centrale est r´ealis´ee grˆace `a l’OSA.

3.4 R´egime de fonctionnement instable

Figure 3.15: Spectrogrammes enregistr´es lors du d´emarrage de l’OPO avec le cristal non lin´eaire A, pour un chirp positif, pour deux taux de pompage diff´erents. Les traces (a) et (b) correspondent au spectre d’une impulsion stationnaire pour des taux de pompage de 3 et 5 fois la puissance de seuil respectivement. Ils sont extraits des spectrogrammes correspondants soit (c) et (d) respectivement. La mesure de la longueur d’onde centrale est r´ealis´ee grˆace `a l’OSA.

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Figure 3.16: Spectrogrammes au d´emarrage de l’OPO avec (a) le cristal non lin´eaire A pour un taux de pompage de 20 (´equivalent `a celui de la figure 3.14 (f) ) et avec (b) le cristal non lin´eaire B pour un taux de pompage de 7. Dans les deux cas, le signal intracavit´e est de l’ordre de 20 W. Les figures ne sont pas enregistr´ees avec les mˆemes fibres dispersives d’o`u les fenˆetres d’observations diff´erentes.

Des comportements instables dans le cas d’OPO simplement r´esonant large bande, en r´egime femtoseconde, ont ´et´e pr´edits par Reid [Rei11]. Il utilise une mod´elisation bas´ee sur une seule

´equation de l’enveloppe non lin´eaire [Con10] pour mod´eliser un OPO v´erifiant un accord de phase tr`es large bande. Il pr´evoit des ph´enom`enes d’´emission large bande et en cascade mais

´egalement des ph´enom`enes instables oscillants lorsque la cavit´e ne v´erifie pas la condition de synchronisme. En utilisant notre code de simulation bas´e sur la r´esolution des ´equations non lin´eaires coupl´ees on ne pr´edit pas de ph´enom`ene instable dans le cas d’un synchronisme exact, mˆeme pour des taux de pompage tr`es importants (bien au-del`a de 20). On peut voir sur la figure 3.17 (a) une mod´elisation du d´emarrage, ici pour un taux de pompage ´egal `a 7, avec l’´etablissement d’un r´egime stationnaire. De la mˆeme fa¸con que mentionn´e `a propos des r´esultats exp´erimentaux desfigures3.14(f) et3.15(d), les simulations pr´edisent un pic de puissance avant l’´etablissement d’un r´egime stationnaire dans le cas de forts taux de pompage. En revanche, pour certains d´esynchronismes faibles, de quelques microm`etres, le code de simulation pr´evoit des r´egimes d’oscillations instables comme le montre la figure 3.17 (b). Comme dans [Rei11], un r´egime instable est pr´edit par les simulations num´eriques, dans le cas o`u la condition de synchronisme n’est pas v´erifi´ee. Exp´erimentalement, la condition de synchronisme est difficile `a observer pr´ecis´ement. Mˆeme avec un r´eglage initial minutieux, la condition de synchronisme est le param`etre qu’il faut retoucher le plus fr´equemment lorsque le r´eglage de l’OPO est rev´erifi´e.

La longueur d’onde centrale ´emise par l’OPO sera li´ee au param`etre de synchronisme. Par exemple, pour une ´emission autour de 1475 nm, une variation de la longueur d’onde centrale de +1 nm correspond `a une variation de la longueur optique parcourue par l’onde r´esonante dans la cavit´e de 1,6 �m. D’apr`es les simulations, une variation de 3 �m ici, peut suffire pour passer d’un r´egime stable `a un r´egime instable. Ces simulations ´evoquent fortement les figures 3.9 (b) et (c) o`u les param`etres ne sont pas exp´erimentalement chang´es mais le comportement est stable dans un cas et instable dans l’autre.