chercheurs clés:

• Prof. Thomas Südmeyer ([email protected] )
• Dr Valentin Wittwer ([email protected])
• Sargis Hakobyan ([email protected] )

Les peignes de fréquences optiques agissent comme une règle graduée très précise pour le spectre de la lumière et permettent de réaliser un lien stable et cohérent en phase entre signaux micro-ondes et optiques. Leur invention a révolutionné différents domaines de recherche en métrologie et a été récompensé par le prix Nobel de Physique en 2005. La technologie d’intégration des lasers ultra-rapides sur substrat diélectrique est très prometteuse pour la réalisation de peignes de fréquence très compacts. Ces lasers combinent les avantages des lasers à corps solide dopés aux terres rares avec ceux des semi-conducteurs, permettant d’atteindre de fortes puissances d’émission avec une très bonne qualité de faisceau. De plus, ce type de lasers peut être produit en masse sur plaquette avec un excellent niveau d’intégration. Enfin, la stabilité mécanique de ces technologies permet une opération à faible bruit d’intensité et de phase.

Dans ce projet, la réalisation de lasers à verrouillage de modes avec des puissances crêtes records est visée et nous voulons explorer leur utilisation pour la génération de spectres supercontinuum  couvrant une octave, ainsi que la réalisation de peignes de fréquences optiques pour la métrologie.  Pour atteindre ces objectifs, différentes technologies d’intégration sont utilisées (Figure 1) à travers diverses collaborations : des guides d’onde réalisés par échange d’ions en optique intégrée sur verre dopé Yb avec l’IMEP-Grenoble (France), des guides d’onde micro-structurés sur cristaux de KGW dopés Yb avec l’Université de Twente (Pays-Bas) et des guides d’onde inscrits par laser femtoseconde dans des cristaux de YAG dopés Yb avec l’Institut für Laserphysik – Hambourg (Allemagne). Pour obtenir le comportement impulsionnel de ces matériaux, des miroirs semi-conducteur à absorbant saturable (SESAM), des colorants, des nanotubes de carbones et du graphène seront utilisés dans ce projet. Le but final est de générer des peignes de fréquences optiques auto-référencés (c’est-à-dire avec stabilisation de la fréquence d’offset f _CEO du peigne) en utilisant des dispositifs entièrement intégrés permettant ainsi de profiter d’une excellente compacité et d’une possible production à grande échelle sous forme de plaquettes identiques à la microélectronique.

Figure 1: Illustration de guides d’onde intégrés (1) réalisés sur verre par échange d’ions (fait à l’IMEP – Grenoble), (2) micro-structurés sur KGW (fait à l’Université de Twente) et (3) inscrits par laser femtoseconde (fait à Institut für Laserphysik – Hambourg).