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 <TF> Train d’impulsions Référencement Fréquence de répétition: frep Taux de répétition: trep Décalage de fréquence “porteuse-enveloppe”: f0 Glissement de phase: Δφ=2πf0 /frep Métrologie de précision: faire f0=0 MPI et NIST Auto-référencement : 2(fm + f0) = f2m +f0 Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 2

Peignes de fréquences optiques « duals » Schéma général 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 Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 3

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 fréquence Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 4

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 Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 5

Principe d’application Interférométrie <TF> Spectrométrie Fonction de transfert complexe (amplitude et phase) Réponse impulsionnelle <TF> Réponse en fréquence Exemple: Spectre d’absorption moléculaire Interférogramme Spectre Amplitude, sur une échelle logarithmique, des interférogrammes corrigés pour les quatre canaux : Source, Source + HCN, FBG 1 et FBG 2. (b) amplitude de la réponse en fréquence optique des quatre canaux après que toutes les corrections soient appliquées. Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 6

Balayages équivalents tk *tk *t4 *t3 *t2 *t1 *t0 0Δt 1Δt 2Δt 3Δt 4Δt kΔt trep1 trep2 t 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 Vitesse équivalente de balayage vbal = Δl / trep 30 m/s 3 km/s Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 7

Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 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. Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 8

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) Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 9

Pour plus d’information Professeur Jérôme Genest 418-656-2131 poste 8717 jgenest@gel.ulaval.ca 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.  Parlons Affaires Photonics North 2014, Montréal, 29 mai 10