Les fibres optiques présentent un grand potentiel pour l'amélioration des systèmes laser grâce à leur compacité, leur stabilité et leur versatilité. Elles permettent de s'affranchir des problèmes d'alignement en espace libre. Les progrès récents des lasers à fibre ont permis de fournir des impulsions ultra-intenses pour de nombreuses applications telles que les études fondamentales dans les processus d'interaction laser-matière, les applications militaires et pour les besoins industriels comme l'inscription laser, le soudage, la découpe et le traitement thermique.

 

 

Généralement, le profil d'intensité en sortie de fibre ou d'un laser à fibre présente une structure quasi-gaussienne. En conséquence, l'intensité déposée sur la matière (métaux, plastiques, semi-conducteurs, tissus biologiques (inclus aussi dans Fibre pour la Vie)) n'est pas uniforme et le traitement est irrégulier. Le profil gaussien doit alors être transformé en profil d'intensité "plat" appelé "top-hat". Ceci peut être réalisé par des systèmes optiques en espace libre mais les solutions sont alors souvent chères, délicates à aligner et non compactes : la fibre "top-hat" est donc la solution innovante permettant de répondre au marché croissant de l'inscription laser et du soudage [1,2]. Dans le cadre de la collaboration avec le CEA-CESTA (Bordeaux), nous apportons une solution élégante de fibre guidant un seul mode de profil spatial plat. L'homogénéité du faisceau en sortie du système laser pilote est primordiale pour assurer une amplification optimale dans la série de plaques de verre Néodyme du laser MégaJoule.

 

 

Nous proposons de produire des fibres microstructurées monomodes pour transformer un faisceau quasi-gaussien en faisceau plat [3]. Nous étudions aussi la possibilité de maintenir la polarisation à l'intérieur de ces fibres. De plus, le dopage en ions Ytterbium du cœur de la fibre permettra de réaliser des amplificateurs ou même des lasers à fibre délivrant directement un seul mode de profil spatial plat.

 

 

images mode plat siteWEB

 

Figure - (a) Profil d'intensité de la fibre monomode "top-hat". (b) Coupes transverses suivant l'axe x (ligne bleue), suivant l'axe y (ligne rouge).

 

 

Pour plus d'informations, contacter: Geraud Bouwmans, Constance Valentin, PhLAM

 

 

 

 

[1] J.W. Dawson, R. J. Beach, A. S. Payne, M. D. Feit, C. P. J. Barty, Z. M. Liao, “Flattened mode cylindrical and ribbon fibers and amplifiers”, US Patent N° 10/676905 (09/12/2004)

 

[2] Wang C., Zhang F., Lu Y., Liu C., Geng R. and Ning T., , Opt. Commun. 282(11), 2232-2235 (2009)

 

[3] Constance Valentin, Pierre Calvet, Yves Quiquempois, Géraud Bouwmans, Laurent Bigot, Quentin Coulombier, Marc Douay, Karen Delplace, Arnaud Mussot, and Emmanuel Hugonnot, "Top-hat beam output of a single-mode microstructured optical fiber: Impact of core index depression", Express 21 (20), 23250-23260 (2013).