Soutenance de thèse de Jonathan POUILLAUDE
Soutenance de thèse de Jonathan POUILLAUDE, doctorant dans le groupe Lasers du Laboratoire Charles Fabry, le lundi 15 décembre 2025 à 14h00 dans l'Auditorium de l'Institut d'optique graduate school de Palaiseau, sur le thème : "Study of amplification and nonlinear optics in ytterbium doped large mode area fiber for airborn UV wind lidar".
Abstract : "Dans un contexte de réchauffement climatique dû aux activités humaines, les avionneurs développent de nouveaux avions avec une consommation en kérosène réduite. Pour ce faire, ils développent de nouvelles ailes avec une traînée réduite mais qui sont sensibles aux rafales verticales. Les avionneurs souhaitent connaitre la composante verticale du vent jusqu'à 300 m en amont de l'appareil grâce à un système lidar. C'est dans ce contexte que l’ONERA développe un démonstrateur lidar robuste basé entre autres sur un laser UV hybride, alliant les avantages de l’amplification dans les fibres et dans les cristaux solides.
Dans cette thèse, nous avons conçu, réalisé et caractérisé un système laser infrarouge hybride triplé en fréquence, composé d’un système laser tout fibré, d’un amplificateur en espace libre et de cristaux non-linéaires pour la conversion vers l’UV. Les fibres sont efficaces, compactes et robustes mais également plus sensibles aux effets non linéaires, en particulier en régime impulsionnel. Pour repousser l'apparition des effets non-linéaires, notamment celle de la diffusion Brillouin stimulée (SBS), nous utilisons un peigne de fréquence généré par modulation de phase qui a la propriété de ne pas impacter la mesure de vent. L’utilisation du peigne de fréquence pose néanmoins plusieurs difficultés. Il faut optimiser la profondeur et la fréquence de modulation ; comprendre et maitriser l’apparition d'interactions indésirables entre les spectres Brillouin de différents composants fibrés et gérer la génération de nouvelles harmoniques résultant du mélange à quatre ondes. Nous avons ensuite maximisé la puissance crête dans le système d’amplification fibré en comparant plusieurs fibres dopées ytterbium à large aire modale provenant d’industriels ou de laboratoires. Un amplificateur à base de cristaux d’Yb:YAG en configuration simple passage permet d’augmenter davantage la puissance crête du laser infrarouge. Finalement, nous avons adapté la longueur des deux cristaux non-linéaires à la puissance crête atteinte en sortie de l’amplificateur en espace libre tout en s’assurant de ne pas être limité par l’acceptance spectrale."