Bruit d'intensité de lasers à fibre bi-modes
Résumé
Une manière d'obtenir une fréquence micro-onde consiste à générer le battement de deux signaux optiques dont les fréquences sont proches, et dont les bruits intrinsèques sont corrélés. Par contre, l'une des principales difficultés avec cette technique est d'obtenir un spectre électrique suffisamment pur, celui-ci étant dégradé par les bruits intrinsèques des lasers. Nous présentons des mesures de bruit d'intensité sur des lasers à fibre bi-modes dont l'écart en fréquence est compris entre 16 et 27 Gigahertz. La structure de ces lasers est semblable à celle proposée récemment pour la réalisation de lasers à fibre multifréquences à contre-réaction répartie, formée d'une superposition de réseaux de Bragg à pas variable. Pour ces lasers bi-modes, le bruit d'intensité intrinsèque devient négligeable pour des fréquences beaucoup plus grandes que la fréquence de relaxation, qui pour ce genre de lasers à fibre est de l'ordre du Mégahertz. Les lasers sont conçus à partir de réseaux de Bragg à pas variable (0,25 nm/cm) comprenant deux sauts de phase séparés d'environ 0,7 mm. Ces deux discontinuités permettent l'émission simultanée sur deux longueurs d'onde (deux modes) et la distance entre les sauts de phase détermine la séparation en fréquence. Sur des lasers à fibre multifréquences dont les lignes sont espacées de 50 GHz et plus, chacune des lignes possède sa propre fréquence de relaxation. Ces lignes sont donc indépendantes et chacune a un spectre de bruit analogue à celui d'un laser monomode. Par contre, pour les lasers bi-modes, la Figure 1 montre que la présence du second mode entraîne l'apparition, près de la fréquence de relaxation, d'un second maximum sur le spectre de RIN, et ceci même si l'isolation optique entre les deux lignes est supérieure à 30 dB. Chaque ligne se comporte comme si elle possédait deux fréquences de relaxation distinctes, montrant un couplage important entre les deux lignes du laser. Ceci s'explique en partie par le fort recouvrement spatial des milieux de gain associés aux deux lignes des lasers bi-modes, qui est beaucoup plus important que pour les lasers multifréquences de 50 GHz d'espacement. Une première analyse semble montrer que les bruits entre les différentes lignes sont anti-corrélés pour le maximum correspondant à la fréquence de relaxation la plus faible tandis qu'ils sont corrélés autour de la fréquence de relaxation la plus élevée.