Rare earth doped optical fibers and amplifiers for space applications

Les fibres dopees aux terres rares (REDFs) representent un composant clef dans la fabrication de sources laser et d’amplificateurs optiques (REDFAs). Leurs hautes performances rendent cette technologie particulierement attractive pour les applications spatiales en tant que partie active des gyroscopes a fibres optiques, pour le transfert de donnees et les applications LIDARS. Cependant, la grande sensibilite de ces fibres actives limite l’integration des REDFAs au sein des missions spatiales. De nombreuses etudes ont ete menees pour depasser ces limitations et differentes techniques de mitigation ont ete identifiees telles que le co-dopage au Cerium ou le chargement en hydrogene de ces fibres optiques. Toutes ces solutions interviennent au niveau du composant sensible et sont classees parmi les strategies de durcissement par composant permettant la fabrication de fibres dopees aux terres rares resistantes aux radiations adaptees aux besoins des missions spatiales actuelles associees a de faibles doses d’irradiation. Cependant, l’avenement de nouveaux programmes, de nouvelles missions invitent a considerer des doses d’irradiation plus importantes, necessitant des REDFs et des RDFAs encore plus tolerants aux radiations. A cette fin, une optimisation de l’amplificateur optique au niveau systeme est etudiee dans le cadre de ce doctorat en exploitant une approche couplant simulation et experiences dont les avancees pourront venir en appui des techniques de durcissement plus conventionnelles. Apres la presentation du contexte, des objectifs de ce travail (Chapitre I), les mecanismes fondamentaux de l’amplification et des effets des radiations sont brievement decrits dans le Chapitre II. Les outils de simulation bases sur l’enrichissement d’un code a l’etat de l’art et ses nouvelles fonctionnalites, decrites au Chapitre III, permettent non seulement l’evaluation des performances optiques du REDFA mais aussi de predire leurs evolutions sous irradiation. De nombreuses etudes experimentales ont ete realisees sur differents REDFAs developpes durant la these et presentes dans le chapitre IV, leurs resultats compares a ceux issus de la simulation afin de valider nos outils de simulation. Une fois valide, le code a ete utilise pour montrer comment l’optimisation de l’architecture du REDFA permet de mitiger les effets des radiations sur ses performances (Chapitre V). Finalement, le Chapitre VI presente l’etude de l’implementation dans le code de nouveaux effets, tels que les effets thermiques, le multiplexage du signal d’entree a travers un couplage theorie/experience