Picosecond photonics

Abstract

The basic principles of new ultrafast all-optical processing devices are experimentally demonstrated. One type of device relies on the interaction between an input signal and two colliding spatial solitons of a different wavelength in a planar waveguide with third order nonlinearity. The devices which belong to the second type are based on second order nonlinear interactions (degenerate difference frequency mixing) and operate as ultrafast sampling gate or as deflector or as phase conjugator. We report in a second part the design and performances of a laser that could be used to trigger the above mentionned systems. The laser cavity has two arms and two separate diode-pumped laser crystals (Nd/YAG). The two laser beams are coherently recombined inside the resonator into a single Gaussian beam. Picosecond pulses emission is ensured by passive mode-locking thanks to a nonlinear mirror set-up.

Résumé

Cet article présente la démonstration expérimentale de nouveaux mécanismes permettant de réaliser des dispositifs de traitement tout-optique ultrarapide de signaux. Le premier type de dispositif exploré repose sur L’interaction entre un signal d’entrée et deux soli-tons spatiaux de fréquence distincte qui entrent en collision dans un guide d’onde planaire en présence d’effet Kerr. Les dispositifs du déuxieme type sont basés sur L’exploitation d’interactions non linéaires du second ordre (génération de fréquence différence en régime dégénéré) et fonctionnent comme des portes d’échantillonnage ultrarapides ou comme déflecteur ou encore comme conjugateur de phase. Dans une seconde partie, la conception et les performances d’un laser dédié au déclenchement de ces systémes sont présentées. La cavité laser possède deux bras et deux cristaux laser séparés, pompés par diodde. Les deux faisceaux laser sont recombinés en un faisceau gaussien unique à L’intérieur du résonateur. L’emission d’impulsions picoseconde est assurée par blocage en phase passif gràce à un montage en miroir non lineaire.