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Applications des peignes de fréquences optiques « duals » Équipe du Professeur Jérôme Genest Centre d’optique et laser Présenté par Michel Têtu Photonics North – 29 mai 2014. Peigne de fréquences optiques. Peigne de fréquences Train d’impulsions Référencement. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Applications des peignes de fréquences optiques « duals »
Équipe du Professeur Jérôme GenestCentre d’optique et laser
Présenté par Michel Têtu
Photonics North – 29 mai 2014
Peigne de fréquences optiques• Peigne de fréquences <TF> Train d’impulsions
• RéférencementFréquence de répétition: frep
Taux de répétition: trep Décalage de fréquence “porteuse-enveloppe”: f0 Glissement de phase: Δφ=2πf0 /frep
Métrologie de précision: faire f0=0MPI et NISTAuto-référencement : 2(fm + f0) = f2m +f0
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• Schéma général
Peignes de fréquences optiques « duals »
• Éléments requis– Deux lasers pulsés de façon périodique à des taux différents– Une électronique de contrôle et commande des paramètres lasers– FC1 signal d’interrogation, FC2 signal d’oscillateur local– Photodétecteurs rapides pour générer des signaux hétérodynes RF– Électronique numérique d’acquisition des données
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Brevet de l’Université Laval:Équipe Jérôme Genest (COPL)
• Montage considéré • Traitement numérique et référencement
• Éléments caractéristiques– Lasers à fibre ML, Filtres FBG étroits ou lasers cw, détection
hétérodyne, traitement numérique (A&P, FFT)• Référencement numérique à postériori
– Calibration échelle fréquence & décalage initial de fréquenceParlons Affaires
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Protection de la propriété intellectuelle• Brevets américains (Obtenus)
– US 8,477,314 “Referencing of the beating spectra of frequency combs” (Method), 2013-07-02
– US 8,625,101: “Referencing of the beating spectra of frequency combs” (System), 2014-01-07
• Brevet japonais (Obtenu)– JN 520736 “Referencing of the beating spectra of
frequency combs”, 2013-04-26• Brevet canadien (En instance)
– CA 2690910 “Referencing of the beating spectra of frequency combs”, requête d’examen: 2013-06-07
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Principe d’application
– Interférogramme – Spectre
(a) Amplitude, sur une échelle logarithmique, des interférogrammes corrigés pour les quatre canaux : Source, Source + HCN, FBG 1 et FBG 2.
(b) (b) amplitude de la réponse en fréquence optique des quatre canaux après que toutes les corrections soient appliquées.
• Interférométrie <TF> Spectrométrie– Fonction de transfert complexe (amplitude et phase)
• Réponse impulsionnelle <TF> Réponse en fréquence
• Exemple: Spectre d’absorption moléculaire
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Balayages équivalents• Trains d’impulsion
• Fréquences de répétition : – frep1, frep2 (p.e. 100 MHz)
• Taux de répétition: – trep2 , trep1 (p.e. 10 ns)
• Valeurs caractéristiques À titre d’exemple
Différence entre les fréquences de répétition
Δf = frep1-frep2 10 Hz 1kHz
Différence entre les taux de répétition Δt = trep2 - trep1 1 fs 100 fs
Délai incrémental du trajet optique équivalent
Δl = vΔt 0,3 µm 30 µm
Plus grand délai accumulé (vide) OPD = vtrep 3 m 3 m
Vitesse équivalente de balayage vbal = Δl / trep 30 m/s 3 km/s
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t0 t1 t2 t3 t4 tk
*tk*t4*t3*t2*t1*t0
0Δt 1Δt 2Δt 3Δt 4Δt kΔt
trep
1
trep
2 t
t
Avantages techniques
• Les mesures sont effectuées dans le domaine RF, après hétérodyne entre les signaux des deux peignes ;
• Une grande sensibilité de la détection ;• Un balayage en temps et/ou en fréquence équivalent très
rapide ;• Un délai de propagation optique équivalent plutôt grand.• Aucune pièce mobile requise ;• Une grande plage de fréquence optique (ou longueur
d’onde) couverte instantanément;• Une résolution du contraste de phase très grande.
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Domaines d’application
• Applications (Instrumentation test et mesure)– Spectroscopie par transformation de Fourier rapide– OTDR (Optical Time Domain Reflectometry)– OCT (Optical Coherence Tomography)– LIDAR (LIght Detection And Ranging)– Analyse des propriétés optiques de composants (OVA)– Analyse de signaux optiques (ONA)
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Pour plus d’information
Professeur Jérôme Genest418-656-2131 poste 8717
Note: Jérôme Genest mène des travaux de recherche en instrumentation optique.Il se spécialise plus particulièrement en spectroscopie par transformation de Fourier, en imagerie hyperspectrale et en interférométrie par peignes de fréquences optiques.
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