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Laboratoire Charles Fabry - Convertisseurs de longueur d’onde Rambio

Détails

Publié le vendredi 8 août 2014 15:59

Description

Le produit présenté à la Vitrine de l’Innovation a été développé par le groupe de recherche « Matériaux non linéaires et applications » du Laboratoire Charles Fabry. Ce groupe étudie l’optique non linéaire qui est la science qui traite de toutes les modifications induites par et sur les faisceaux lumineux en interaction avec la matière. Ces interactions conduisent à des comportements spectaculaires : création de nouvelles longueurs d’onde, modification de l'intensité et de la trajectoire des faisceaux, création de structures lumineuses spatio-temporelles …

C’est dans ce cadre que le groupe a développé des convertisseurs de longueur d’onde nommés convertisseurs Rambio (www.lcf.institutoptique.fr/rambio). Un convertisseur de longueur d’onde est un dispositif optique placé à la sortie d’un laser qui permet d’en modifier la longueur d’onde. Un utilisateur qui possède par exemple un laser fonctionnant dans le vert peut grâce à un tel convertisseur le faire émettre à une nouvelle longueur d’onde par exemple dans le jaune, orange, rouge ou infrarouge…

Le groupe a acquis la maîtrise de la physique de ces convertisseurs lors de ses travaux de recherche sur les effets optiques non linéaires dans les fibres à cristal photonique. Leur fonctionnement repose sur la diffusion Raman stimulée dans un liquide remplissant le cœur d’une fibre optique à cristal photonique. Un faisceau laser injecté à une extrémité de la fibre ressort à l’autre extrémité décalé en longueur d’onde. Un large choix de liquides permet d’atteindre toute une gamme de longueurs d’onde entre dans le visible et proche infra-rouge. La fibre optique est totalement scellée de sorte que les fibres « convertisseur de longueur d’onde » sont aisément manipulables : « une nouvelle fibre = une nouvelle longueur d’onde ». Ainsi, un laser existant peut émettre à volonté une ou plusieurs longueurs d’onde à un moindre coût : le choix de la fibre à connecter au laser lui confère une nouvelle couleur !

Ces convertisseurs possèdent des spécificités qui les rendent uniques.

• Un encombrement minimal. Typiquement un convertisseur de longueur d’onde « Rambio » est constitué d’une fibre optique gainée d’environ un mètre de longueur. Pour diminuer encore l’encombrement, cette fibre peut être enroulée sur elle même.
• Des efficacités de conversion très fortes pouvant dépasser 70%.
• Une grande facilité d’utilisation. La fibre est entièrement scellée et le liquide contenu à l’intérieur est « invisible » pour l’utilisateur.
• Une excellente qualité de faisceau. L’émission est monomode transverse avec un spectre inférieur à 0,5 nm de large.
• Un fonctionnement totalement passif. Contrairement à d’autres solutions de convertisseurs de longueur d’onde basées sur des cristaux paramétriques ce système n’a pas besoin de régulation en température. Il ne nécessite aucune alimentation électrique et sa simplicité le rend particulièrement robuste.
• Des impulsions de durée allant de 10 picosecondes à une dizaine de nanosecondes sans rebond suivant le laser dont la longueur d’onde est à convertir.
• Des énergies par impulsion pouvant dépasser le µJ, des puissances crêtes de plus du kW, et ceci à la cadence du laser initial.

Innovation apportée

La solution de conversion de longueur d’onde que nous proposons se distingue des solutions habituellement proposées par la simplicité et le coût. La haute brillance spectrale qu’elle permet d’atteindre la rend particulièrement intéressante dans toutes les applications nécessitant quelques longueurs d’onde « exotiques » en régime impulsionnel, entre 10 picosecondes et quelques nanosecondes. Les applications que nous visons : microlidars, détatouage, imagerie photoacoustique, spectrofluorométrie.

Nous avons déjà construit plusieurs fibres convertisseur de longueur d’onde. En partant d’un microlaser à 532 nm, nous avons par exemple obtenu au choix la conversion vers l’une des différentes longueurs d’onde suivantes : 556 nm ; 561 nm ; 582 nm ; 595 nm ; 612 nm ; 630 nm ; 667 nm ; 772 nm.

Au delà de ces démonstrations, nous pouvons réaliser des convertisseurs permettant d’atteindre la plupart des longueurs d’onde du spectre visible et proche infrarouge. Des convertisseurs délivrant plusieurs longueurs d’onde simultanément sont également réalisables.

http://www.lcf.institutoptique.fr

Le Laboratoire Charles Fabry, LCF, unité mixte de recherche du CNRS, de l'Institut d'Optique - Graduate School et de l'Université Paris-Sud, est la seule unité mixte couvrant les recherches de l'Institut d'Optique sur son site de Palaiseau/Orsay. De renommée internationale, ses travaux couvrent largement l'optique, notamment sous ses aspects expérimentaux et instrumentaux tout en y associant une part de théorie et de modélisation, depuis ses fondements jusqu'à la conception et la réalisation de systèmes optiques. Les résultats de ces travaux ont été à plusieurs reprises transférés vers l’industrie pour être commercialisés. Le laboratoire comporte huit groupes de recherche dont voici les intitulés et les principaux mots clés :

• Optique atomique (Responsables Christoph Westbrook et Laurent Sanchez Palancia) ; atomes froids, condensats de Bose Einstein.
• Optique quantique (Responsable Philippe Grangier) ; information quantique, cryptographie quantique. Nanophotonique et électromagnétisme (Responsables Henri Bénisty et Jean-Jacques Greffet) ; conception composants nanostructurés, modélisation de structures sub-longueur d'onde.
• Lasers (Responsable Patrick Georges) ; lasers solides.
• Matériaux non linéaires et applications (Responsable Gilles Pauliat) ; optique non linéaire, exaltation des non-linéarités par nanostructuration, élaboration de matériaux non linéaires en couches minces.
• Optique X-UV et Surfaces Optiques (Responsable Franck Delmotte) ; surfaces optiques, multicouches et interféromètrie XUV.
• Systèmes d’imagerie et Physique des Images (Responsable François Goudail) ; imagerie polarimétrique optique adaptative, co-conception de système d’imagerie.
• Biophotonique (Responsable Michaël Canva) ; biophotonique en molécule unique, plasmonique, systèmes d’imagerie.

De plus amples informations sont disponibles sur le site internet : www.lcf.institutoptique.fr