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Personne :
Fortin, Vincent

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Fortin

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Vincent

Affiliation

Université Laval. Département de physique, de génie physique et d'optique

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Résultats de recherche

Voici les éléments 1 - 10 sur 11
  • PublicationAccès libre
    Développement de lasers à fibre basés sur la conversion Raman émettant entre 2 et 4 um
    (2014) Fortin, Vincent; Vallée, Réal
    Les lasers à fibre sont des sources robustes, efficaces et qui présentent une qualité de faisceau irréprochable. Cependant, la plupart sont généralement limités à certaines bandes spectrales bien définies, coïncidant avec les transitions électroniques des ions de terres rares. Les cavités laser basées sur la conversion Raman sont une alternative intéressante qui permet de générer, avec une combinaison de pompe et de fibre adéquate, un rayonnement laser à n’importe quelle longueur d’onde. Ces sources permettraient notamment de couvrir la plage spectrale entre 2 et 4 m, convoitée pour diverses applications dans le domaine médical, spectroscopique et militaire. Or, les fibres de silice standards, dont l’atténuation croît rapidement aux longueurs d’onde dépassant 2.2 m, ne sont pas adaptées pour cette application. Bien que les fibres de la famille des verres fluorés ou des chalcogénures présentent plusieurs défis techniques, elles répondent beaucoup mieux aux exigences requises. Dans le cadre de notre projet, nous avons fait l’étude de sources laser basées sur la conversion Raman dans une fibre en fluorozirconate et dans une fibre en sulfure d’arsenic (As2S3). Il s’agissait des toutes premières démonstrations expérimentales de cavités Raman dans ces matériaux. Nous avons également développé des programmes de simulation numérique afin d’en faire l’optimisation et d’identifier leurs limites. En premier lieu, des cavités Raman en fluorozirconate émettant autour de 2.2 m et pompées par un laser Tm:silice à 2 m ont été assemblées et perfectionnées. En imbriquant les cavités Raman et de la pompe, de hautes puissances atteignant quelques watts ont pu être mesurées à la sortie. En second lieu, nous avons fait la démonstration de cavités Raman en As2S3 émettant dans l’infrarouge moyen, à 3.34 m. Elles étaient pompées par une source laser Er3+:ZBLAN à 3 m que nous avons également développée dans nos laboratoires. En raison du gain Raman élevé des chalcogénures, nous avons pu monter ces cavités à partir de quelques mètres de fibre seulement. Les résultats obtenus au cours de notre projet sont probants et font des lasers à fibre une option viable pour l’émission de radiations cohérentes à des longueurs d’onde comprises entre 2 et 4 um.
  • PublicationAccès libre
    Nonlinear increase, invisibility, and sign inversion of a localized fs-laser-induced refractive index change in crystals and glasses
    (Springer Nature, 2020-04-20) Dupont, Albert; Bérubé, Jean-Philippe; Ledemi, Yannick; Fortin, Vincent; Messaddeq, Younès; Vallée, Réal; Lapointe, Jérôme
    Multiphoton absorption via ultrafast laser focusing is the only technology that allows a three-dimensional structural modification of transparent materials. However, the magnitude of the refractive index change is rather limited, preventing the technology from being a tool of choice for the manufacture of compact photonic integrated circuits. We propose to address this issue by employing a femtosecond-laser-induced electronic band-gap shift (FLIBGS), which has an exponential impact on the refractive index change for propagating wavelengths approaching the material electronic resonance, as predicted by the Kramers–Kronig relations. Supported by theoretical calculations, based on a modified Sellmeier equation, the Tauc law, and waveguide bend loss calculations, we experimentally show that several applications could take advantage of this phenomenon. First, we demonstrate waveguide bends down to a submillimeter radius, which is of great interest for higher-density integration of fs-laser-written quantum and photonic circuits. We also demonstrate that the refractive index contrast can be switched from negative to positive, allowing direct waveguide inscription in crystals. Finally, the effect of the FLIBGS can compensate for the fs-laser-induced negative refractive index change, resulting in a zero refractive index change at specific wavelengths, paving the way for new invisibility applications.
  • PublicationAccès libre
    Étude sur la génération de supercontinuum dans l'infrarouge
    (2009) Fortin, Vincent; Genest, Jérôme; Vallée, Réal
    La génération de supercontinuum est un processus par lequel le spectre d'une source laser est élargi considérablement lorsque le faisceau traverse une composante nonlinéaire, le plus souvent une fibre optique. La maîtrise de ce sujet est essentielle, car les bénéfices de telles sources sont colossaux dans plusieurs domaines, notamment en spectroscopie, en métrologie et même en médecine. Ces dernières années, plusieurs se sont intéressés à tenter de repousser les limites d'élargissement spectral en se servant de fibres optiques fait de matériaux inhabituels tels que les verres fluorés, les verres de chalcogénure et les oxydes lourds (à base de tellure, de bismuth, de plomb ou de germanium). C'est dans ce cadre que s'inscrivent mes activités de recherche. Le but principal de ce mémoire est l'étude de la génération de supercontinuum dans l'infrarouge à partir d'impulsions femtoseconde et en se servant de fibres de ZBLAN et de As2Se3 (chalcogénure). Ce. mémoire traite donc de la théorie dernière la génération de supercontinuum en passant par le modèle de l'équation NLS, la génération d'impulsions intenses et brèves, le choix de fibre optimal ainsi que les défis techniques à relever. li passe ensuite en revue les principaux résultats obtenus expérimentalement et formule des analyses avec l'aide de simulations numériques permettant d'en arriver à une meilleure compréhension des phénomènes en jeu.
  • PublicationAccès libre
    10 W-level gain-switched all-fiber laser at 2.8 μm
    (Optical Society of America, 2018-06-29) Paradis, Pascal; Aydin, Yiğit Ozan; Fortin, Vincent; Vallée, Réal; Bernier, Martin
    We report a simply designed gain-switched all-fiber laser emitting a maximum average output power of 11.2 W at 2.826 μm. The corresponding extracted pulse energy is 80 μJ at a pulse duration of 170 ns. These performances significantly surpass previous gain-switched demonstrations and are close to the state-of-the-art Q-switched laser performances near 2.8 μm, but with a much simpler and robust all-fiber design. The spliceless laser cavity is made of a heavily erbium-doped fluoride glass fiber and is bounded by fiber Bragg gratings written directly in the gain fiber through the protective polymer coating.
  • PublicationAccès libre
    Dysprosium-doped silica fiber as saturable absorber for mid-infrared pulsed all-fiber lasers
    (DC Optical Society of America, 2022-01-18) Paradis, Pascal; Fortin, Vincent; Vallée, Réal; Trzesien, Stanislaw; Bernier, Martin; Ude, Michèle; Boilard, Tommy; Dussardier, Bernard
    We report on a mid-infrared Q-switched erbium-doped all-fiber laser using a dysprosium-doped silica fiber as saturable absorber for the first time in this wavelength range. Moreover, we demonstrate the use of a highly reflective chirped fiber Bragg grating written in a silica fiber as the input coupler for such lasers. This Q-switched all-fiber laser generates a stable pulse train centered at 2798 nm with a maximum average power of 670 mW at a repetition rate of 140 kHz with a pulse duration of 240 ns and a pulse energy of 4.9 µJ.
  • PublicationAccès libre
    Resonant polymer ablation using a compact 3.44 μm fiber laser
    (Elsevier, 2017-10-31) Fraser, Alex; Bérubé, Jean-Philippe; Frayssinous, Clément; Fortin, Vincent; Vallée, Réal
    In this experimental study, we investigate polymer ablation with a novel fiber laser source emitting at 3.44 μm, a wavelength resonant with the C-H bond fundamental stretching frequency of widespread polymer materials. The wavelength of the laser and the heating regime in the material are found to play key roles in the ablation process of polymers. We compare the results from two series of experiments performed, with both the 3.44 μm fiber laser and CO₂ laser at 10.6 μm, on three common polymers: poly(methyl methacrylate), polypropylene and polyethylene. The ablation thresholds, its efficiency as well as the morphology of laser-induced grooves are evaluated experimentally. Polymer processing with mid-IR fiber lasers could be applied to a wide variety of compositions and has a strong potential for applications.
  • PublicationRestreint
    Numerical modeling of mid-infrared ultrashort pulse propagation in Er3+ : fluoride fiber amplifiers
    (Optical Society of America, 2018-05-31) Duval, Simon; Piché, Michel; Olivier, Michel; Fortin, Vincent; Robichaud, Louis-Rafaël; Vallée, Réal; Bernier, Martin
    We present a numerical model to study the amplification and spectral conversion of ultrashort pulses at 2.8 μm in Er3+: fluoride fibers. This model includes accurate measurements of the gain and Raman properties of fluorozirconate fibers and agrees well with the experimental results. Interesting new features of such mid-infrared fiber amplifiers are discussed for various seeding conditions and fiber parameters. Among these features is the attractor property of the amplifier, which significantly increases the output stability of the tunable ultrafast system. When using the appropriate seed and fiber parameters, the model predicts the generation of a mid-infrared supercontinuum output with more than 4 W of average power or the generation of tunable ultrashort pulses above 3 μm with peak powers exceeding 400 kW.
  • PublicationAccès libre
    Fuseless side-pump combiner for efficient fluoride-based double-clad fiber pumping
    (Optical Society, 2020-10-13) Matte-Breton, Charles; Duval, Simon; Magnan-Saucier, Sébastien; Aydin, Yiğit Ozan; Fortin, Vincent; LaRochelle, Sophie; Vallée, Réal; Bernier, Martin
    We report a novel technique for side-pumping fluoridebased double clad fibers allowing a record coupling efficiency of 93 % and a maximum power handling near 100 W at 981 nm. Our simple technique is based on wrapping a silica taper around a fluoride fiber and therefore does not require any complex fusion between these two dissimilar fibers. Under passive cooling, pump combiners made of undoped and erbium-doped fluoride fibers were successfully operated during several hours at respective incident powers of 91 W and 44 W. Heat management issues and active cooling strategies are also discussed. This innovative combiner is a keystone towards the development of compact and robust highpower mid infrared fiber lasers and amplifiers.
  • PublicationAccès libre
    Mid-infrared supercontinuum generation in fluoride fiber amplifiers : current status and future perspectives
    (Springer Nature, 2018-05-30) Gauthier, Jean-Christophe; Fortin, Vincent; Robichaud, Louis-Rafaël; Vallée, Réal; Bernier, Martin
    The quest for a compact and efficient broadband laser source able to probe the numerous fundamental molecular absorption lines in the mid-infrared (3–8 µm) for various applications has been going on for more than a decade. While robust commercial fiber-based supercontinuum (SC) systems have started to appear on the market, they still exhibit poor energy conversion into the mid-infrared (typically under 30%) and are generally not producing wavelengths exceeding 4.7 µm. Here, we present an overview of the results obtained from a novel approach to SC generation based on spectral broadening inside of an erbium-doped fluoride fiber amplifier seeded directly at 2.8 µm, allowing mid-infrared conversion efficiencies reaching up to 95% and spectral coverage approaching the transparency limit of ZrF4 (4.2 µm) and InF3 (5.5 µm) fibers. The general concept of the approach and the physical mechanisms involved are presented alongside the various configurations of the system to adjust the output characteristics in terms of spectral coverage and output power for different applications.
  • PublicationAccès libre
    10-W-level monolithic dysprosium-doped fiber laser at 3.24 μm
    (Optical Society, 2019-01-16) Jobin, Frédéric; Fortin, Vincent; Larose, Maxence; Vallée, Réal; Bernier, Martin
    We report, to the best of our knowledge, the first entirely monolithic dysprosium (Dy)-doped fluoride fiber laser operating in the mid-IR region. The system delivers 10.1 W at 3.24 μm in continuous operation, a record for fiber oscillators in this range of wavelengths. The Dy3+ fiber is pumped in-band using an erbium-doped fiber laser at 2.83 μm made in-house and connected through a fusion splice. Two fiber Bragg gratings directly written in the Dy-doped fiber form the 3.24 μm laser cavity to provide a spectrally controlled laser output. This substantial increase of output power in the 3.0 3.3 μm spectral range–could open new possibilities for applications in spec-troscopy and advanced manufacturing.