Starlight+: laboratoire lumière stable

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Contexte

Les sources laser stabilisées ont des applications qui vont de la recherche fondamentale à l’industrie. Le domaine de l’instrumentation industrielle, du LIDAR, l’holographie à très haute résolution et même la détection de polluants peuvent bénéficier de lasers contrôlés finement à la fois en amplitude et en fréquence. Les applications scientifiques en physique atomique, qui requièrent des lasers puissants mais très fins dans le domaine spectrale, stables en fréquence et avec un bruit d’intensité faible, sont nombreuses avec un marché en pleine croissance.

Starlight+ est un laboratoire commun autour de la problématique des lasers stabilisés entre le Laboratoire Photonique Numérique et Nanoscience (LP2N) à l’Institut d’Optique d’Aquitaine et la société Azur Light Systems (ALS), start-up innovante dans le domaine des lasers à fibre. Ce laboratoire a vu le jour en octobre 2014 après avoir été sélectionné dans le cadre de l’appel à projets LabCom ANR et avec le soutien du Conseil Régional Nouvelle Aquitaine (Recherche Nouvelle Aquitaine). Aujourd’hui huit personnes travaillent dans cette structure avec comme objectif l’étude et l’amélioration des lasers à fibre de puissance. Le financement du LabCom provient de l’ANR mais aussi du Cluster Laphia, du Labex First-TF et du Fonds Unique Interministériel (FUI).

Objectifs

Le programme scientifique du laboratoire commun se décline sur trois axes principaux :

  1. Etude de systèmes optoélectroniques à semi-conducteur stables en amplitude et fréquence pour l’injection d’amplificateur à fibre dans la fenêtre spectrale 976nm-1120nm.
  2. Recherche et développement de systèmes de stabilisation et contrôle optimisés pour les architectures de lasers à fibre.
  3. Etude et réalisation d’architectures innovantes pour laser continus agiles pour le balayage en fréquence dans la gamme spectrale allant du visible à l’Ultra-Violet (UV) profond.

L’installation physique de ce laboratoire dans le bâtiment de l’Institut d’Optique d’Aquitaine, joui de la proximité d’ALPhANOV acteur majeur de la valorisation et du transfert industriel en Aquitaine avec sa plateforme technologique et de la formation d’Ingénieur en Optique de l’IOGS qui se développe sur le site.

La stratégie de recherche de ce LabCom est une approche quasi parallèle sur les trois axes de développement avec un calendrier sur trois ans. Un des objectifs est de donner au partenaire industriel les moyens de répondre rapidement aux besoins exprimés par le marché à la fois en laser agiles et stables. De plus sa création le laboratoire commun a permis de développer une filière de recherche très riche et unique en France autour des problématiques liées au bruit et à la stabilité (fréquence et amplitude) des systèmes laser à fibre et leur application aux lasers stabilisés.

La première année a été dédiée à la mise en place du laboratoire puis au développement des systèmes électroniques et optiques de stabilisation. Les deuxièmes et troisièmes années ont été dédiées au développement des lasers ultra stables et agiles et à la mise en place de systèmes innovants de conversion de fréquence. Au-delà de cette première période de développement de trois ans, le LabCom est maintenait dans une phase de consolidation grâce au programme  de l’ANR LabCom Consolidation. A plus long terme le LabCom  va évoluer vers une structure permanente avec un financement mixte public/privé au travers de contrats de recherche, développement et industrialisation.

 

Membres

  • A. Hilico
  • G. Guiraud
  • G.Santarelli
  • C. Dixneuf
  • S. Rota

Laser haute puissance (120W) à bas bruit @1064nm

Laser vert multi-Watt @ 532nm © Jean-Claude Moschetti / LP2N / First-TF / CNRS Photothèque.

Laser bleu multi-Watt @488nm

Laser à fibre dopée Néodyme @922nm

Source laser fibrée (1W) à 852nm

 

News

A partir du premier Septembre 2018 Adèle Hilico nouvelle Maitre de Conférence à l’IUT GEII de l’Université de  Bordeaux (IUT GEII) rejoindra l’équipe du LabCom.

Ancienne élève de l’IOGS, Adèle à  obtenu sa thèse au Syrte à l’Observatoire de Paris et effectué un post doc à l’Université de Vienne.

Depuis le 1er Juin Clément Dixneuf a entamé une thèse CIFRE (ANRT) au LabCom.

 

Le Prix Nobel de Physique 2005 Theodor Hänsch du Max Plank Institute for Quantum Optics en visite au LabCom .

Dans le cadre d’une nouvelle collaboration  avec l’Université Publique de Navarre (Pampelune, Espagne) nous avons initié l’étude des propriétés de bruit  des lasers aléatoires avec la visite de Daniel Leandro ( 16-20 octobre).

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La toute première thèse du LabCom a été soutenue le 21 Juillet 2017 à l’Institut d’Optique d’Aquitaine par  G. Guiraud (Thèse CIFRE ALS/LP2N) avec le titre « Développement de sources laser à fibres de haute puissance et à bas bruit d’intensité »

Une cérémonie de présentation du LabCom a eu lieu le 16 Juin en présence de M. Alain Rousset Président de la Région Nouvelle Aquitaine, M. Jean-Louis Martin Directeur Général de l’Institut d’Optique Graduate School, Madame Hélène Jacquet Directrice de la Mission d’Investissement d’Avenir de l’Université de Bordeaux, M. Jean-Luc Pozzo Directeur du Département Sciences et Technologies  de l’Université de Bordeaux, de M. Nicholas Traynor Président d’ALS et des représentants du CNRS et de l’ANR.

Photo © CNRS   Sergio Rota, post-doc Starlight+ est lauréat de la prestigieuse bourse individuelle Marie Curie Marie Skłodowska-Curie actions

Publications

G. Guiraud, N. Traynor, G. Santarelli, « High-power and low-intensity noise laser at 1064  nm, » Opt. Lett. 41, 4040-4043 (2016)

J. Zhao, et al., « Gain dynamics of clad-pumped Yb-fiber amplifier and intensity noise control, » Opt. Express 25, 357-366 (2017)

S. Rota et al., « Watt-level single-frequency tunable neodymium MOPA fiber laser operating at 915–937  nm, » Opt. Lett. 42, 4557-4560 (2017)

B. Gouhier et al., « 25  W single-frequency, low noise fiber MOPA at 1120  nm » Opt. Lett. 43, 308-311 (2018)

J. Zhao, et al., « High-power all-fiber ultra-low noise laser, » Applied Physics B, 124, 114 (2018)

B. Chomet et al., « High-power tunable low-noise coherent source at 1.06 μm based on a surface-emitting semiconductor laser, » Applied Optics, 57, 5224-5229(2018)

L. Antoni-Micollier et al., « Watt-level narrow-linewidth fibered laser source at 852 nm for FIB application, » Opt. Lett. 43, 3937-3940 (2018)

S. Rota et al., « Watt-level green random laser at 532 nm by SHG of Yb-doped fiber laser, » Opt. Lett. 43, 4284-4287 (2018)

Anciens membres

Jian Zhao (MOE Key Laboratory of Fundamental Physical Quantities Measurement, School of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China)

Benoît Gouhier

Laura Antoni -Micollier

Florian Floissat

Lien(s)

Azur Light Systems

Vidéo youtube sur le principe de fonctionnement d’un laser (en anglais)

Vidéo youtube sur les lasers à fibre par la société NUFERN (en anglais)

Contact

Giorgio Santarelli (email)