Présentation et caractérisation de la source commerciale

 Présentation de la source

La source Fianium SC 450 est composée d’un oscillateur à fibre émettant des impulsions ps dans l’infrarouge, suivi d’un amplificateur à fibre dopée, puis d’une fibre hautement non linéaire qui permet de générer le supercontinuum (figure 2-36). Présentation et caractérisation de la source commerciale Chapitre II : Etude et développement d’un dispositif d’excitation de la fluorescence 82 L’oscillateur « maître » est un laser à fibre à verrouillage des modes en phase passif, basé sur une fibre dopée avec des ions ytterbium. Ce laser délivre des impulsions d’approximativement 4 ps à une cadence de 15 MHz (20 MHz dans le catalogue mais nous avons demandé la cadence la plus basse possible) et à 1064 nm. L’amplificateur haute puissance est également basé sur une fibre dopée aux ions ytterbium, mais cette fois avec une géométrie double gaine. Le pompage est réalisé par un module de diode laser de pompe multi-émetteur. La génération du supercontinuum est ensuite réalisée grâce à une fibre optique hautement non-linéaire, dont les caractéristiques (longueur, dispersion,…) sont adaptées à la source fibrée picoseconde haute puissance, mais sont gardées secrètes par Fianium. Nous retrouvons bien ici une architecture comparable à celle que nous avions imaginée. Figure 2-36 : photographie de la source Fianium SC 450 [Fianium 2008]. Peu de réglages sont accessibles sur cette source : l’utilisateur peut mettre en route l’oscillateur, et le potentiomètre lui permet d’ajuster la puissance des diodes de pompe de l’amplificateur. A la mise en route de l’oscillateur, un faisceau infrarouge de faible puissance sort de la fibre, puis lorsque l’on augmente la puissance des diodes de pompe, l’énergie des impulsions augmente progressivement. Ceci se traduit visuellement par une arrivée progressive des différentes composantes spectrales du supercontinuum. Le faisceau devient rouge, puis le jaune apparaît, le vert, et pour les puissances les plus élevées, le bleu donne un aspect vraiment blanc au faisceau de sortie. Les caractéristiques de cette source fournies par le constructeur figurent dans le tableau 2-2 : Bien entendu, nous ne pouvons nous satisfaire de ces données, et il est indispensable de vérifier plusieurs choses : – spectralement, le constructeur garantit une bande de 460 nm à 2500 nm. Comme nous voulons travailler avec le plus de fluorophores possibles, il est important de savoir à partir de quelle longueur d’ondes assez de puissance est disponible pour exciter ces fluorophores. – temporellement, la documentation nous donne la largeur des impulsions de l’oscillateur, et non pas la largeur des impulsions en sortie de la source après génération de continuum. Nous allons donc vérifier que ces impulsions ne sont pas trop longues, et qu’il n’y a pas de problèmes de rebond, ou de double impulsion. – la stabilité de cette source. Les oscillateurs à fibre sont des technologies qui peuvent connaître certaines instabilités. Comme l’efficacité des effets non linéaires dépend de l’énergie des impulsions, la moindre variation de durée, ou de puissance crête va se répercuter sur la génération des composantes spectrales les plus bleues, éloignées du Chapitre II : Etude et développement d’un dispositif d’excitation de la fluorescence 83 fondamental. Concrètement, cela peut se traduire par des variations importantes de la puissance dans certaines bandes spectrales.

Caractérisation

Etant donné que nous n’avons aucun repère sur le potentiomètre qui pilote la puissance de pompe de l’amplificateur, et pour assurer le plus possible la stabilité de la source, nous travaillons tout le temps avec la puissance de pompe maximale pour l’amplificateur. Dans ces conditions, le spectre généré est le plus large possible et il suffit de sélectionner avec un filtre adapté la bande spectrale souhaitée. Lorsqu’on travaille avec une telle source avec un amplificateur intégré, il est primordial de s’assurer qu’aucune réflexion du fondamental (c’est-à-dire ici à 1064nm), même minime (réflexion sur une lentille, un filtre,…) ne puisse être réinjectée dans la fibre. Si tel était le cas, ce signal réfléchi serait intensifié par l’amplificateur, et pourrait détruire l’oscillateur. Etant donné que nous allons employer cette source pour exciter la fluorescence à un photon, seule la partie visible du spectre délivré par la source nous intéresse. Nous utilisons des miroirs de renvoi qui réfléchissent le rayonnement visible et transmettent les longueurs d’onde infrarouges (surtout la longueur d’onde 1064 nm). Le traitement diélectrique E02 des miroirs Thorlabs a les caractéristiques souhaitées (figure 2-37).