Le contrôle précis de la fréquence instantanée d’un laser représente un enjeu technologique crucial pour un grand nombre d’applications allant des lidars au traitement de signaux large bande, en passant par les technologies quantiques.
A partir d’un laser semi-conducteur commercial agile mais peu précis, les chercheurs de l’Institut Langevin et de l’IRCP sont parvenus à lui faire réaliser des excursions en fréquence extrêmement raides de manière parfaitement contrôlée, grâce à une stratégie en plusieurs étapes. La première consiste à corriger en amont les erreurs en fréquence systématiques qui émanent en particulier de la réponse non-instantanée du laser à une modulation de son courant. Une fois ces erreurs sytématiques corrigées, il ne reste alors plus qu’à traiter les fluctuations résiduelles. Pour ce faire, les chercheurs combinent une boucle de rétroaction (feedback) avec une correction prédictive (feed-forward), permettant ainsi une correction en temps réel. Avec cette méthode, ils réalisent l’exploit de réaliser des excursions de plusieurs centaines de MHz en une fraction de microseconde, avec une erreur résiduelle inférieure à 1%.
Ils montrent également que la méthode permet d’affiner l’émission laser lorsqu’elle émet un faisceau monochromatique, et démontrent une largeur de raie inférieure à 10kHz, soit une amélioration de près de deux ordres de grandeur par rapport aux performances natives de la source.
Figure : Illustration de la capacité de l’architecture développée à réaliser des excursions très abruptes. 1ère ligne : excursion en fréquence triangulaires visées, avec différentes fréquences de modulation. 2e ligne : erreur en fréquence correspondante, aux différentes stades de la correction.
Reference :
T. Llauze, F. Montjovet-Basset, A. Louchet-Chauvet
Versatile, fast, and accurate frequency excursions with a semiconductor laser
Applied Optics Vol. 63, Issue 19, pp. 5192-5202 (2024)
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