2.2 Comportement spectral de l’OPO
Dans cette partie on consid`ere des taux de pompages r´eduits et un fonctionnement stable de l’OPO. Le profil spectral en r´egime stationnaire est enregistr´e avec un analyseur de spectre optique (OSA) et le comportement temporel est ´etudi´e grˆace au montage d’autocorr´elation. La figure2.6pr´esente les r´esultats principaux dans le cas d’un chirp positif et lafigure2.7dans le cas d’un chirp n´egatif. Dans les deux cas, le cristal non lin´eaire G4 est utilis´e avec la configuration 1 (caustique de pompe de lafigure2.2 (a)). Les courbes d’efficacit´e correspondantes sont celles de lafigure2.5 (a). De mani`ere g´en´erale, on observe une allure asym´etrique des spectres signal, avec une composante principale et des lobes secondaires. Les lobes secondaires peuvent se situer vers les hautes ou les basses longueurs d’onde, en fonction du signe du chirp. Un comportement g´en´eral similaire a pu ˆetre observ´e dans le cas de la caustique de lafigure2.2 (b). On peut noter que lorsque le taux de pompage augmente, le spectre devient de plus en plus large et le nombre de lobes secondaires augmente. Ce comportement peut se comprendre intuitivement par le fait que la puissance de pompe disponible augmente et peut ˆetre r´epartie sur une plus large zone de la bande de gain ou du cristal. Les lobes secondaires sont bien d´efinis dans le cas des chirps positifs. L’´elargissement se fait avec une forme moins structur´ee dans le cas des chirps n´egatifs.
Pour tous les profils spectraux diff´erents pr´esent´es ici, le profil spatial enregistr´e reste correct et quasi-gaussien.
Retard (ps) Retard (ps) Retard (ps)
Figure 2.6: Spectres signal en sortie de l’OPO pour diff´erents taux de pompage (P/Pth), avec le r´eseau G4, pour un chirp positif (a), (b), (c) et (d) et les autocorr´elations associ´ees (e), (f), (g) et (h).
1475 1480 1485
Retard (ps) Retard (ps) Retard (ps)
Figure 2.7: Spectres signal en sortie de l’OPO pour diff´erents taux de pompage, avec le r´eseau G4, pour un chirp n´egatif (a), (b), (c) et (d) et les autocorr´elations associ´ees (e), (f), (g) et (h).
Le code de simulation num´erique a ´et´e utilis´e pour mod´eliser le comportement spectral en fonction du taux de pompage et du signe du chirp. Les r´esultats concernant le r´eseau G4 sont repr´esent´es sur la figure 2.8. On obtient un comportement g´en´eral en accord avec les mesures exp´erimentales. On retrouve une allure asym´etrique du spectre signal qui d´epend du signe du chirp et la pr´esence de lobes secondaires d’un cˆot´e du pic principal qui d´epend ´egalement du sens du chirp. On retrouve une structuration plus forte des lobes secondaires dans le cas d’un chirp positif. Sur la figure 2.8 on peut ´egalement noter un d´ecalage en fr´equence avec l’augmentation du taux de pompage, respectivement vers les basses et hautes longueurs d’onde pour les chirps positifs et n´egatifs. Ainsi plus le taux de pompage augmente, et plus le d´ebut du cristal semble favoris´e pour la conversion non lin´eaire d’apr`es les simulations num´eriques.
On peut supposer que les ph´enom`enes de g´en´eration param´etrique vont avoir lieu d`es l’arriv´ee du faisceau de pompe dans le cristal et d´epeupler la pompe limitant ainsi le gain relatif dans la suite du cristal non lin´eaire. Exp´erimentalement, on observe effectivement sur lafigure2.7, dans le cas d’un chirp n´egatif, une augmentation de la longueur d’onde centrale avec l’augmentation de la puissance de pompe incidente. En revanche, on observe une ´evolution dans le sens d’une augmentation de la longueur d’onde centrale avec la puissance de pompe dans le cas d’un chirp positif, pr´esent´e sur la figure 2.6. Ces observations sont probablement li´ees `a l’apparition pour de forts taux de pompages, de pics secondaires qui ne sont pas pr´edits par nos simulations.
Sur lafigure 2.9, on peut observer l’´evolution de la fr´equence centrale avec le taux de pompage pour le r´eseau G4, dans le cas d’un chirp positif avec un coupleur de sortie de r´eflectivit´e 98 %, plus ´elev´e que celui utilis´e dans le cas pr´esent´e sur la figure 2.6. Une fenˆetre spectrale d’observation large permet de v´erifier la pr´esence de pics secondaires. On observe un d´ecalage
2.2 Comportement spectral de l’OPO de l’ordre du nanom`etre entre les longueurs d’onde signal centrales enregistr´ees pour des taux de pompages de 2 et 3. Ensuite sur le spectre correspondant `a un taux de pompage de 4, on peut constater l’apparition d’un pic secondaire intense. Dans ce cas, le d´ecalage en fr´equence entre les spectres pour des taux de pompage de 3 et 4 fois la puissance de seuil est nettement r´eduite.
On observe g´en´eralement une ´evolution de la longueur d’onde centrale dans le sens pr´edit par les simulations num´eriques dans les cas o`u les pics secondaires ne sont pas encore pr´esents.
L’apparition des pics secondaires entraˆıne une diminution des effets de d´ecalage de la longueur d’onde centrale voire une ´evolution dans le sens contraire `a celui pr´evu num´eriquement. Dans le cas de la figure 2.6, les caract´erisations spectrales associ´ees aux profils d’autocorr´elations pr´esent´ees ont ´et´e enregistr´ees sur une fenˆetre trop courte pour conclure quand `a la pr´esence de pics secondaires. Toutefois, il semble probable d’apr`es l’´evolution de la longueur d’onde centrale, qu’un pic secondaire apparaisse autour d’un taux de pompage ´egal `a 4. L’origine de ces pics secondaires sera ´etudi´ee plus tard dans la partie2.4.
1460 1465 1470 1475 1480
Figure 2.8: Simulation num´erique du spectre signal de l’OPO avec le r´eseau G4, (a) pour un chirp positif et (b) pour un chirp n´egatif. Dans les deux cas, le taux de pompage ´egal `a 2 est repr´esent´e en noir et le taux de pompage ´egale `a 4 est repr´esent´e en rouge.
Mˆeme en de¸c`a des seuils d’apparition des pics secondaires, on observe des diff´erences entre les spectres attendus num´eriquement et les r´esultats exp´erimentaux. La longueur d’onde cen-trale exp´erimentale n’est pas celle attendue dans le cas des chirps positifs. Exp´erimentalement, cette valeur varie en fonction du r´eglage de l’OPO, pour des param`etres inchang´es (taux de chirp, signe de chirps, puissance de pompe, taille de cavit´e...). L’OPO est r´egl´e de fa¸con `a mini-miser le seuil d’oscillation tout en maintenant des faisceaux signal et pompe colin´eaires. ´Etant donn´e l’absence de filtre spectral pour contraindre la longueur d’onde ´emise, la zone du cristal non lin´eaire pr´esentant le gain maximal va d´ependre de param`etres que nous ne contrˆolons pas compl`etement, comme l’inclinaison exacte des miroirs, le recouvrement des faisceaux pompe et signal ou la temp´erature de la pi`ece. Les allures g´en´erales des spectres simul´es et exp´erimen-taux sont en accord qualitativement, mˆeme si les simulations pr´evoient des profils spectraux
1465 1470 1475 1480 1485 1490
Figure 2.9: Spectre signal de l’OPO avec le r´eseau G4 ou B, pour un chirp positif et pour diff´erents taux de pompage (coupleur de sortie de 98 %). Les droites pointill´ees permettent de rep´erer la position des maxima. Le gain th´eorique du r´eseau B (pr´esent´e au chapitre1) est trac´e en noir. Le pic secondaire (autour de 1488 nm) se trouve hors de la bande de gain attendue.
plus r´eguliers que les profils obtenus. Ces diff´erences peuvent s’expliquer par le fait que le code de simulation utilis´e consid`ere des ondes planes de sorte que tous les effets transverses ou les interactions non colin´eaires [CL08a] ne sont pas pris en compte dans ce mod`ele. Les compor-tements spectraux d´ecrits dans cette partie d´ependent du sens du chirp et sont sp´ecifiques `a l’utilisation d’un cristal ap´eriodique. Ils sont rapport´es ici pour la premi`ere fois.