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OP-VECSELs

Lasers à semiconducteur pompés optiquement

Les lasers à semiconducteur pompé optiquement en cavité externe (VECSELs) sont des lasers dans lesquels le milieu actif est une structure multicouches de matériaux semiconducteurs, incluant des puits quantiques - donnant lieu à l'émission laser - et un miroir de Bragg réfléchissant. La structure active est pompée par une diode laser de forte puissance et placée dans une cavité fermée par un miroir. Des puissances laser très élevées sont obtenues avec de tels lasers, ainsi que des émissions à des longueurs d'onde très précises. Ces sources sont donc particulièrement bien adaptées pour les besoins de la spectroscopie et de la métrologie.

Ces travaux sont menés dans le cadre de collaborations avec des laboratoires partenaires soutenues par l'Agence Nationale de la Recherche.

Membres : Patrick Georges, Sylvie Janicot, Gaëlle Lucas-Leclin
Anciens membres : Paul Dumont, Iryna Gozhyk, Philippe Rigaud, 
Jonathan Staes

Dual-frequency optically-pumped VECSEL prototype
Schéma de principe d'un laser VECSEL bifréquence

• Laser bifréquence pour les horloges atomiques à piégeage cohérent de population

Au laboratoire, nous étudions des architectures VECSELs adaptées aux expériences d'horloges atomiques de type CPT (Coherent Population Trapping). Les structures actives sont conçues pour émettre sur l'une des transitions de l'atome de césium (Cs), à 852 nm ou 894 nm. L'émission laser présente deux raies laser polarisées perpendiculairement, à deux fréquences distantes de 9,2 GHz correspondant à la transition hyperfine d'horloge [1].

Dans cette architecture, la différence de fréquence entre les deux raies laser est accordable, et le signal de battement présente une grande pureté spectrale. Nous avons démontré qu'il était possible de contrôler la fréquence absolue du laser et la différence entre les deux fréquences, et obtenu un premier signal d'interrogation CPT. Nous avons particulièrement étudié les différentes contributions aux bruits (intensité, fréquence, phase) du laser et prédit que le bruit d'intensité de la source de pompage limiterait la stabilité de fréquence court-terme de l'horloge atomique dans la configuration étudiée [2,3].

• Structures actives et architectures laser

En collaboration avec le C2N, nous évaluons les performances des structures actives adaptées au besoin des VECSELs, en particulier pour l'émission au voisinage des raies D1 et D2 du Cs, et nous nous intéressons à l'amélioration de ces structures.

En parallèle, nous développons de nouvelles architectures de pompage (sources de pompe, configurations à double spot ...) pour améliorer les performances de la source laser bifréquence.

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