Résonateur Optique fibré à uLtra-haut facteur de quaLité par pour génération de signaux Micro-Onde de haute Pureté Spectrale – ROLLMOPS

Le consortium Thales R&T (TRT-Fr), LAAS, Institut Fresnel et IRMAR propose de dépasser les limites technologiques actuelles dans le domaine des performances en bruit de phase de signaux de référence micro-ondes générés par des dispositifs de type oscillateur optoélectroniques (OEO), afin de répondre aux besoins en télécommunications et défense dont l’évolution actuelle nécessite de plus en plus d’équipements embarqués agiles, de bande passante croissante et optimisés en bruit.
Ce consortium réunit les compétences et l’expertise nécessaires au dimensionnement, à la modélisation, à la fabrication et à l’optimisation de mini-résonateurs Fabry-Pérot fibrés de longueur centimétrique, délimités par des miroirs couches minces innovants. Ainsi nous comptons atteindre avec ces résonateurs un facteur de qualité (Q) dépassant 10^8 pour les résonateurs passifs et au-delà par l’emploi de fibre dopée erbium, ce qui nous permettra d’atteindre les régimes de transparence et d’amplification sélective propice à l’exaltation du facteur Q.
De plus, ces résonateurs répondront non seulement au compromis de finesse, mais aussi de reproductibilité de conception et de robustesse long terme de la fonction de couplage. Par ailleurs, l’excellente transparence des fibres optiques (à ce jour classée deuxième derrière le matériau cristallin CaF2) et la pluralité des propriétés dispersives et non linéaires de ces guides, auxquelles s’additionne la large gamme des fibres amplificatrices dopées erbium, offriront une variété inégalée de guides résonants ne pouvant être proposée par les autres technologies de résonateurs optiques développés à ce jour.
C’est en associant la technologie fibrée à l’excellence au rang mondial et le savoir-faire de l’Institut Fresnel dans la réalisation des miroirs couches minces que nous comptons développer une technologie alternative de résonateurs innovants, présentant à la fois un facteur Q à l’état de l’art et une grande facilité de couplage. Nous démontrerons à TRT-Fr, que les qualités affichées par ce type de résonateur peuvent être mises à profit dans des systèmes d’oscillateurs résonants afin de synthétiser des signaux micro-ondes de 10 GHz et de performances en bruit de phase à l’état de l’art tout en garantissant une simplification du système oscillateur (e.g. abandon du filtre RF, limitation des étages d’amplification). Deux déclinaisons du dispositif OEO seront étudiées, une à base d’un mini-résonateur passif et une à base d’un résonateur actif dopé erbium (Er3+) dont le pompage optique externe garantira l’inversion de population nécessaire à l’oscillation du résonateur en régime d’amplification sélective. Pour finir le savoir-faire à l’état de l’art du LAAS dans la stabilisation de sources lasers sur cavités résonantes très surtendues (Q > 10^9) contribuera tout d’abord aux qualifications des résonateurs conçus dans le projet. Par la suite, une nouvelle topologie de génération de fréquences micro-onde cohérentes multiples de 10 GHz sera démontrée expérimentalement au travers de l’exploitation de la génération d’un peigne Kerr dans un mini-résonateur non-linéaire dont le design des miroirs sera étudié et adapté de sorte à minimiser le seuil de déclenchement de l’effet Kerr à des puissances moyenne du laser signal de l’ordre du milliwatt.