Étude et réalisation de sources lasers fibrées impulsionnelles de forte puissance autour de 2 µm

In this work, we design and make high peak power pulsed fiber lasers operating around 2 µm. The first part of this work is dedicated to the study of gain-switched thulium-doped fiber laser which emits nanosecond pulses. A fiber oscillator was built and characterized. It emits pulses with 10 ns duration, 16 µJ energy and 1,6 kW peak power. Pulses were amplified in a large core fiber to reach 150 µJ energy and 13 kW peak power per pulses. The second part of this report is dedicated to the study of mode-locked thulium-doped fiber laser. An all-fiber oscillator in solitonic regime was built and characterized. It emits solitons of 4,5 ps duration and 62 pJ energy. Pulses were also amplified to achieve more than 8 kW peak power and 30 nJ energy without significant nonlinear distortion. We discuss the limitations of pulses amplification in the nanosecond and picosecond regimes with numerical simulation.Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse s'inscrivent dans l'étude et la réalisation de sources lasers impulsionnelles à fibre autour de 2 µm. Le travail présenté dans ce manuscrit se décline en deux parties. Une première partie est consacrée à l'étude des sources lasers fibrées à commutation de gain émettant des impulsions d'une durée de quelques nanosecondes. Une source a été réalisée et caractérisée, elle génère des impulsions de 10 ns de durée, 16 µJ d'énergie et 1,6 kW de puissance crête. Les impulsions sont ensuite amplifiées dans une fibre à large cœur pour atteindre plus de 150 µJ d'énergie et 13 kW de puissance crête, l'ensemble de la source étant totalement fibré. La deuxième partie est consacrée à l'étude des sources à verrouillage de mode autour de 2 µm. Un oscillateur totalement fibré fonctionnant en régime solitonique a été réalisé et caractérisé, il génère des impulsions de 4,5 ps de durée et 62 pJ d'énergie. Ces impulsions sont ensuite amplifiées afin d'atteindre plus de 8 kW de puissance crête et 30 nJ d'énergie sans l'accumulation significative de nonlinéarités. Les limites de l'amplification des impulsions dans ces deux différents régimes sont étudiées et discutées avec l'appui de modèles numériques