PHD : Pierre Gouriou

Firstname Name Pierre Gouriou
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PHD subject  Microstructured fibers for spatial beam shaping : fibers delivering a flat fundamental mode
 Fibres microstructurées pour la mise en forme spatiale : fibres délivrant un mode fondamental aplati
PHD resume  Spatial beam shaping, in particular an homogeneous intensity profile is very attractive to fundamental research and industry (biomedical, microscopy, laser cutting, engraving, marking, Laser MegaJoule…). Thanks to its intrinsic advantages we wish to offer a fibered, single-mode and polarization maintaining solution. This work addresses two difficulties:Producing singlemode fiber delivering a flat mode while preserving the light polarization.Several solutions were developed to achieve this objective: fiber end-cap, air-silica and all-solid microstructured fibers with Stress Applying Parts (SAP). We have obtained several fibers including an air-silica microstructured single-mode fiber which delivers a flat fundamental mode with a diameter of 20µm at 1050nm linearly polarized (polarization extinction ratio of 20dB and a birefringence of 0.6x10 4). This fiber was successfully integrated in an amplifier chain delivering a coherent output beam with a flat intensity profile linearly polarized with a power of more than 100µJ for 10 ns pulses. In the same time, we developed a numerical code enabling us to propose designs with enhanced birefringence and even a polarizing behavior.Increase of mode effective areaOur studies exhibit the compromises required between modal quality and bending losses even in the case of a fiber design with resonator to extract from the core its high order modes. The impact of indices of different kinds of SAP and the impact of the induced birefringence on the modal content are also studied. Finally we realized a fiber delivering a flat intensity with a mode diameter equals to 34µm (effective area ~1200µm²) at 1050nm which can be used like an end-cap.
 La mise en forme spatiale de faisceau laser, en particulier l’obtention d’un profil d’intensité homogène intéresse aussi bien la recherche que l’industrie (recherche biomédicale, microscopie, découpe, gravure, marquage laser, Laser MegaJoule…). De par ses avantages intrinsèques, nous sommes désireux d’apporter une solution fibrée, monomode et à maintien de polarisation. Ces travaux s’articulent autour de 2 problématiques :L’obtention d’un mode plat polarisé linéairement.Différentes solutions ont été mises en place pour satisfaire cette contrainte (embouts, fibres air-silice et fibres toute solide incluant des barreaux de contraintes). Nous avons notamment réalisé une fibre microstructurée air-silice monomode délivrant un mode plat de diamètre 20µm à 1050nm de polarisation linéaire (taux d’extinction de 20dB, biréfringence ~0,6x10-4). Cette fibre a été intégrée avec succès dans une chaine amplificatrice délivrant un faisceau cohérent avec un profil d’intensité aplati polarisé linéairement dépassant 100µJ en régime nanoseconde. En parallèle le développement de codes numériques a permis de proposer des designs augmentant la biréfringence voire polarisants.L’augmentation de l’aire effective du mode.Nos études ont permis de mettre en évidence les compromis entre qualité modale et pertes par courbures y compris dans le cas de structure présentant des résonateurs pour « vider » les modes d’ordre supérieur. L’impact sur le contenu modal des indices de différents types de barreaux de contraintes et de la biréfringence induite a également été étudié. Enfin nous avons réalisé une fibre mode plat à 1050nm de diamètre 34µm (aire effective ~1200µm2) utilisable en tant qu’embout.
PHD jury
Function Name Title, University, enterprise
directorGeraud BOUWMANSProfesseur - PhLAM, Université de Lille
supervisorsEmmanuel HUGONNOTngénieur CEA HDR - CEA CESTA, le Barp
Constance VALENTINChargée de recherche CNRS HDR - PhLAM, Université de Lille
refereesPhilippe ROYDirecteur d e recherche CNRS HDR - XLIM Université de Limoge
Marwan ABDOU AHMEDDirecteur du département Développement Laser HDR - Université de Stuttgart
examinersArnaud MUSSOTProfesseur - PhLAM, Université de Lille
William RENARDIngénieur R &D - EOLITE Lasers, Pessac
Thierry CHARTIERProfesseur - ENSSAT, Lannion