Lasers multi-longueurs d'onde à fibre dopée à l'Erbium utilisant un décaleur de fréquence dans la boucle de contre-réaction

"This thesis is focused on the therotical investigation and realization of frequency-shifted erbium-doped fiber laser with thegoal to achieve a multiwavelength laser emission. The first step of this study concerns three laser emission regimes: Apassive Q-Switched regime, a passive modelocked regime and a continuous wave one. This work demonstrates that thephysics behind these emission regimes is fully different because of the use of the frequency shifter inside the laser cavity.One of the achivements describes in this thesis concerns the realization of a laser source delivering 17 wavelengths coveringthe whole C band and emitting in a CW regime. Using a newfiber Bragg grating writing method, we were able to control the flatness of the laser output spectrum to a level better than 3dB. This source is then became the key element for chromatic dispersion measurement of an optical fiber link allowing in thisway to achieve an fast, precise and reliable measurement method.Another important achievement of this work concerns the proposal, realization and theoretical investigation of a densemultiwavelength modelocked fiber laser using erbium ion as gain medium.The use of a frequency shifter combined with an electro-optic modulator allows us to achieve a 25 wavelengths sourceemetting in a modelocked regime. The pulse train repetition rate for eachwavelength band was equal to 10 GHz and a Δν.Δτ product close to the theoretical limit indicates that the pulses are weaklychirp.Finally a numerical investigation of these frequency-shifted fiber laser allowed the discover ofa new Q-Switched regime. We will demonstrate that this pulsed regime comes from an energy redistribution inside thespectrum itself and that cannot be attribute to the cavity losses modulation."Cette thèse de doctorat porte sur l'investigation théorique et sur la réalisation de lasers à fibre optique dopée à l'erbiumutilisant un décaleur de fréquence dans la boucle de contre réaction pour obtenir une émission multi-longueurs d'onde.L'étude concerne, en particulier, trois régimes d'émission : modes déclenchés passif, modes bloqués actif et continu. Nostravaux de recherche démontrent que la physique de ces régimes est rendue singulière par l'utilisation du décaleur defréquence dans la cavité.Ces travaux de doctorat ont permis de réaliser une source délivrant 17 longueurs d'onde couvrant toute la bande C etémettant en régime continu. En utilisant une méthode novatrice d'écriture de réseaux de Bragg, nous avons été capablesd'obtenir une platitude du spectre de sortie meilleure que 3 dB. Cette source a été alors mise à contribution pour la mesurede la dispersion chromatique d'un lien de fibre optique permettant ainsi d'obtenir une méthode de mesure rapide, précise etrépétable.Une autre contribution importante de cette thèse de doctorat concerne la proposition, la réalisation et l'investigation théoriqued'une source fortement multi-longueur utilisant l'erbium comme milieu de gain et émettant en régime de modes bloqués actif.L'utilisation du décaleur de fréquence et d'un modulateur électro-optique nous a permis d'obtenir une source laser émettantsuivant 25 longueurs d'onde en régime de modes bloqués actif simultanément. Le taux de répétition du train d'impulsiondélivré par chacune de ces longueurs d'onde était égal à 10 GHz et l'obtention d'un produit Δν.Δτ proche de la limitethéorique dénote la bonne qualité des impulsions.Enfin une investigation numérique de ce type de laser a permis de mettre en lumière un nouveau type de régime d'émissionen modes déclenchés. Nous démontrerons que ce régime impulsionnel est dû à une redistribution de l'énergie au sein duspectre et non à une modulation de l'amplitude des pertes de la cavité