[Spécifications des sources laser pour des lidars cohérents à technologie fibrée]
Les lasers à fibre apparaissent comme de nouvelles sources adaptées aux applications de lidars cohérents, grâce à leurs qualités spatiales et spectrales. Pouvant fonctionner en mode continu, modulé ou impulsionnel, leur puissance croissante en fait des sources d'intérêt pour des applications d'anémométrie, de vélocimétrie, de vibrométrie ou d'imagerie laser. Les qualités requises pour ces sources sont ici discutées, concernant la longueur d'onde, la puissance, la durée et la cadence des impulsions, le profil de faisceau et la largeur spectrale. Les lasers fibrés peuvent avantageusement être configurés en MOPA (Maître Oscillateur et Amplificateur de Puissance) permettant d'optimiser séparément la qualité spectrale, la modulation et la puissance de sortie. Le choix de longueur d'onde prend en compte la transmission atmosphérique, le rapport porteuse sur bruit et la sécurité oculaire. Le choix de lasers fibrés Er–Yb dans la bande 1,5 μm s'avère particulièrement adapté. Les puissances requises pour des applications opérationnelles sont de l'ordre de 10 W moyens pour une énergie de 1 mJ par impulsion. La qualité spatiale exigée correspond à un paramètre inférieur à 1,7. Du point de vue spectral, une finesse spectrale de l'ordre de 10 kHz en continu et 100 kHz en impulsionnel couvre les besoins. La réalisation de sources fiables demande cependant encore des efforts technologiques sur les fibres et les coupleurs pour concilier qualité et puissance.
Fiber lasers are becoming new effective sources for coherent lidars, thanks to their spatial and spectral qualities. Allowing operation in continuous, modulated and pulsed modes, their increasing power at eyesafe wavelengths is well suited to anemometry, velocimetry, vibrometry or laser imagery. Requested laser qualities are discussed, concerning wavelength, power, pulse duration and frequency, beam shape and spectral width, and compared to existing fiber source parameters.
Mot clés : Lasers à fibre, Amplificateurs à fibres, Lidars cohérents
Jean-Pierre Cariou 1 ; Béatrice Augere 1 ; Matthieu Valla 1
@article{CRPHYS_2006__7_2_213_0,
author = {Jean-Pierre Cariou and B\'eatrice Augere and Matthieu Valla},
title = {Laser source requirements for coherent lidars based on fiber technology},
journal = {Comptes Rendus. Physique},
pages = {213--223},
publisher = {Elsevier},
volume = {7},
number = {2},
year = {2006},
doi = {10.1016/j.crhy.2006.03.012},
language = {en},
}
TY - JOUR AU - Jean-Pierre Cariou AU - Béatrice Augere AU - Matthieu Valla TI - Laser source requirements for coherent lidars based on fiber technology JO - Comptes Rendus. Physique PY - 2006 SP - 213 EP - 223 VL - 7 IS - 2 PB - Elsevier DO - 10.1016/j.crhy.2006.03.012 LA - en ID - CRPHYS_2006__7_2_213_0 ER -
Jean-Pierre Cariou; Béatrice Augere; Matthieu Valla. Laser source requirements for coherent lidars based on fiber technology. Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 2, pp. 213-223. doi : 10.1016/j.crhy.2006.03.012. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2006.03.012/
[1] A.V. Jelalian, Laser Radar Systems, Artech House Editions
[2] H.-R. Müller, J. Kirchhof, V. Reichel, S. Unger, Fibers for high-power lasers and amplifiers, C. R. Physique 7 (2006), this issue
[3] C. Codemard, C. Farrell, P. Dupriez, V. Philippov, J.K. Sahu, J. Nilsson, Millijoule, high-peak power, narrow-linewidth, sub-hundred nanosecond pulsed fibre Master-Oscillator Power-Amplifier at 1.55 μm, C. R. Physique 7 (2006), this issue
[4] J.O. Koroshetz, Fiber lasers for lidars OSA, 2005
[5] W.A. Clarkson, N.P. Barnes, P.W. Turner, J. Nilsson, D.C. Hanna, High-power cladding-pumped Tm-doped silica fiber laser with wavelength tuning from 1860 to 2090 nm, Opt. Lett. 27 (22)
[6] 5W diode pumped compact mid-IR fiber laser at 2.7 μm, IEEE LEOS, 2004, pp. 875-876
[7] Single-transverse-mode 2.5-W holmium-doped fluoride fiber laser operating at 2.86 μm, Opt. Lett., Volume 29 ( February 2004 ) no. 4, pp. 334-336
[8] Safety of laser products—International Standard IEC 60825-1, 2001
[9] Single-frequency thulium-doped distributed-feedback fiber laser, Opt. Lett., Volume 29 ( July 2004 ) no. 13, pp. 1503-1505
[10] IEEE Photon, Technol. Lett., Volume 15 (2003), p. 801
[11] Analysis of the performance of a coherent pulsed fiber lidar for aerosol backscatter applications, Appl. Opt., Volume 41 ( 20 October 2002 ) no. 30
[12] High-energy in-fiber pulse amplification for coherent lidar applications, Opt. Lett., Volume 29 ( November 2004 ) no. 22, pp. 2590-2592
[13] A. Desfarges-Berthelemot, V. Kermène, D. Sabourdy, J. Boullet, P. Roy, J. Lhermite, A. Barthélémy, Coherent combining of fibre lasers, C. R. Physique 7 (2006), this issue
[14] A. Joshi, X. Wang, D. Mohr, D. Becker, C. Wree, Balanced photoreceivers for analog and digital fiber optic communications, in: SPIE Defense and Security Symposium, Orlando, 2005
[15] Intensity noise reduction in a single-frequency ytterbium-codoped erbium laser, Opt. Lett., Volume 21 ( November 1996 ) no. 21, p. 1747
[16] K. Asaka, S. Kameyama, T. Ando, Y. Hirano, H. Inokuchi, T. Inagaki, A 1.5 μm allfiber pulsed airborne Doppler lidar system, in: Japan Soc. Astrophys. Space Sci. 17th International Session, October 2003
[17] B. Augere, J.-P. Cariou, All-fiber 1.5-um CW coherent laser anemometer for in-flight measurements, in: Laser Radar Technology and Applications VIII, Proceedings of the SPIE, vol. 5086, 2003, pp. 121–128
[18] Ytterbium-doped large-core fiber laser with 1.36 kW continuous wave output power, Opt. Express, Volume 12 (2004), p. 6088
[19] 10 mJ total output from a gain-switched Tm-doped fibre laser, Opt. Comm., Volume 182 (2000), p. 199
[20] A 100-W single-frequency master-oscillator fiber power amplifier, Opt. Lett., Volume 28 (2003), p. 1537
[21] Single frequency single mode plane polarized ytterbium doped fiber master oscillator power amplifier source with 264 W of output power, Opt. Lett., Volume 30 (2005) no. 5, p. 459
Cité par Sources :
Commentaires - Politique