Alice Odier's scientific contributions

We report what is, to the best of our knowledge, the first experimental demonstration of coherent combining of two mid-infrared difference frequency generators by active phase control in the continuous-wave regime. Using the phase relation that is inherent to the nonlinear process, we are able to phase lock and combine the idler waves by the sole phase control of one of the pump waves. This control is done by an all-fiber electro-optic modulator. Combining is achieved with an excellent efficiency with a residual phase error of λ / 28 .

Les convertisseurs de fréquences optiques utilisant les processus non linéaires d’ordre deux permettent d’étendre la gamme spectrale accessible aux sources lasers. Celle-ci est en effet limitée par les bandes de gain des milieux lasers disponibles. Par ailleurs, la combinaison cohérente par contrôle actif de la phase est une technique efficace permettant la montée en puissance des sources lasers. Elle nécessite toutefois des modulateurs de phase rapides qui ne sont disponibles commercialement qu’aux longueurs d’onde standard.L’objectif de cette thèse est d'appliquer la combinaison cohérente à des convertisseurs de fréquences en utilisant la relation de phase inhérente au processus non linéaire.Cela permet de contrôler la phase de l’onde générée en agissant sur la phase de l’onde de pompe. C’est ce qu’on appelle le contrôle indirect de la phase.Pour cela, une étude théorique a été menée afin de s’assurer de la compatibilité de la technique de combinaison cohérente par marquage en fréquence avec le contrôle indirect de la phase.La démonstration expérimentale a d’abord été effectuée dans le cas le plus simple, la génération de seconde harmonique, qui met en jeu trois ondes dont deux dégénérées.Enfin, on s’est intéressé au cas de la génération de différence de fréquences dans le moyen infrarouge, où trois ondes sont mises en jeu.Dans ces deux cas, la qualité de mise en phase mesurée est excellente.

Coherent beam combining by active phase control could be useful for power scaling fiber-laser-pumped optical frequency converters. However, a fast phase modulator operating at the frequency-converted wavelength, a non-standard component, would be necessary. Fortunately, nonlinear conversion processes rely on a phase-matching condition allowing for indirect phase control using standard phase modulators. In this Letter, coherent combining of second-harmonic generators is demonstrated in both birefringent and quasi-phase-matching schemes in CW regime. Phase control operates at the fundamental wavelength, using all-fiber electro-optic modulators. An excellent beam combination is achieved with a residual phase error of λ / 30 on the second-harmonic wave.