Dans un premier temps, le laser esclave est pompé à 4 fois le seuil et nous injectons à l’entrée du laser esclave une puissance de 0,4 dBm. Nous allons décrire les différents phénomènes observés à ce taux de pompage, à savoir le régime bimode et l’accrochage progressif.
7.2.1 Régime bimode
Le premier phénomène observé est un régime bimode, c’est-à-dire que le spectre op-tique du laser esclave injecté comporte deux composantes : la première est la composante
7.2. Injection du laser esclave pompé à 4 fois le seuil 157
issue de l’esclave libre, la deuxième est à la fréquence maître et correspond à l’amplifica-tion du maître dans la structure résonante de l’esclave. Ces phénomènes d’amplifical’amplifica-tion apparaissent uniquement en dehors de la bande interdite du réseau constitutif du laser esclave, plus précisément en dehors de la plage de désaccord[−15 GHz,+1, 7 GHz]. En effet nous savons que le réseau photo-inscrit est très réflectif, donc il est difficile pour le si-gnal maître de traverser la structure esclave, sauf en dehors de la bande interdite du réseau pour laquelle la réflectivité est globalement d’autant plus faible que le désaccord est grand en valeur absolue. Nous pouvons d’ailleurs remarquer que l’amplitude de la composante maître amplifiée varie avec le désaccord, passant par des maxima et des minima secon-daires lorsque le désaccord augmente en valeur absolue : l’amplitude de la composante maître amplifiée suit les variations de la réflectivité et de la phase du réseau photo-inscrit. Pour un désaccord donné, l’amplitude de la composante maître amplifiée est d’autant plus grande que la réflectivité du réseau est faible, puisque la puissance qui pénètre dans le ré-seau est plus grande. À cela s’ajoutent des effets de résonance, car les longueurs d’onde résonantes dans la structure sont plus amplifiées que celles anti-résonantes.
Compte tenu de la puissance injectée, l’amplitude maximale de la composante maître est de l’ordre du cinquième de l’amplitude de la composante esclave libre. Nous avons remarqué que l’amplification de la composante maître ne semblait pas se faire aux dépends de l’amplitude de la composante esclave qui reste égale à celle de l’esclave libre et ce quel que soit l’amplitude de la composante maître (dans la mesure de la puissance injectée maximale de 0,4 dBm). C’est pourquoi nous préférons classer ce phénomène comme un régime d’amplification plutôt que d’injection.
7.2.2 Accrochages
Le seul phénomène d’injection que nous ayons observé à ce taux de pompage est l’ac-crochage total progressif du mode secondaire de polarisation du laser esclave, décalé vers les hautes fréquences de 580MHz relativement au mode principal. Sur une plage spectrale d’environ 300MHz, nous voyons apparaître une composante à la fréquence maître dans le spectre optique du laser esclave injecté. L’apparition (et la disparition) de cette composante maître se fait au détriment de la composante esclave, et progressivement : la composante maître atteint son maximum au centre de la plage spectrale d’interaction. Nous voyons ainsi la composante maître atteindre une amplitude maximale d’environ 60 % de celle de l’esclave libre, et la composante esclave chuter à 40 %. Nous pensons qu’en injectant plus de puissance, nous pourrions obtenir un accrochage total et ainsi transférer toute la puissance de l’esclave à la fréquence maître. Notons aussi que nous pouvons fortement diminuer la force d’accrochage en changeant la polarisation du signal injecté : pour une polarisation défavorable, la plage spectrale d’interaction est fortement réduite, de même que le maximum de la composante maître.
158 Chapitre 7. Injection optique entre lasers à fibre
Un autre phénomène très intéressant apparaît lors de l’accrochage progressif : la com-posante maître augmente en amplitude, mais nous voyons aussi la comcom-posante esclave se décaler d’environ 10MHz vers les hautes fréquences, en même temps que son amplitude diminue. Le décalage en fréquence est proportionnel à la force d’accrochage. Le phéno-mène n’est pas de la même nature que les observations effectuées au paragraphe §4.5 : nous ne pouvons parler ni de répulsion ni d’attraction puisque nous ne pouvons pas ex-citer le phénomène pour des désaccords négatifs. Nous nous contenterons donc de parler de décalage en fréquence pour ce phénomène curieux que nous n’expliquons pas encore.
Nous n’avons pas observé d’accrochage total autour du désaccord nul, mais pensons qu’il existe malgré tout. Nous justifions cette affirmation par les études subséquentes ef-fectuées à un taux de pompage plus faible auquel nous observons bien un accrochage au désaccord nul. En effet, nous avons pu montrer lors de l’injection hybride (cf. §6.4.2) que la plage spectrale d’accrochage est d’autant plus grande que le laser est pompé près du seuil. La résolution de notre analyseurFabry-Perot est donc certainement plus faible que la plage spectrale d’accrochage du mode principal de polarisation dans cette expérience, ce qui ne nous permet pas de discerner l’accrochage.
Remarquons enfin que les phénomènes d’injection proprement dits apparaissent donc dans la bande interdite du réseau à deux fréquences particulières, à savoir les fréquences des deux modes principaux de polarisation, avec des extensions spectrales très étroites. Ainsi, dans la majeure partie de la bande interdite, aucun phénomène n’apparaît et l’es-clave injecté se comporte tel l’esl’es-clave libre, la réflectivité y est si grande que la lumière ne peut pénétrer dans la structure esclave.
7.2.3 Amplification ou injection
Nous souhaitons dans ce paragraphe sensibiliser le lecteur à la différence entre les phé-nomènes d’injection et d’amplification. Il est en effet cohérent d’observer des phéphé-nomènes d’amplification en dehors de la bande interdite, et des phénomènes d’injection dans la bande interdite.
Considérons l’amplification tout d’abord. La réflectivité du réseau constitutif du laser esclave est très faible en dehors de la bande interdite, donc le signal maître peut facilement pénétrer dans la structure esclave, mais aussi facilement en sortir : le temps de cavité1est faible. Ainsi, rien ne sert d’avoir une forte puissance dans la cavité si celle-ci n’y reste pas. Le paramètre de contrôle qu’est la puissance injectée est donc un paramètre expérimen-tal, pratique à mesurer, mais incomplet : le paramètre de contrôle le plus judicieux serait le produit de la puissance injectée par le temps de cavité du signal injecté dans la cavité esclave. Ce paramètre est cependant plus compliqué à mesurer expérimentalement puis-qu’il nécessite une grande connaissance du temps de cavité en fonction de la longueur d’onde du signal injecté. En tout cas, le régime d’amplification pourrait être défini comme