Les activités dans mon groupe s'orientent selon les axes de recherche suivants:

1) Les lasers de haute puissance moyenne;

2) la fabrication de couches minces nanostructurées aux propriétés optiques novatrices utilisant la déposition à angle oblique (GLAD);

3) l'utilisation de couches minces nanostructurées pour améliorer les propriétés d'émission des lasers à l'état solide.

M. Yves Christian Nonguierma a récemment obtenu sa maîtrise pour l'étude de la conjugaison de phase (CP)  optique d'un laser pulsé par diffusion Brillouin stimulée. Il a étudié la CP pour des faisceuax ayant une structure hélicoïdale et, plus généralement, pour des faisceaux vectoriels. Il a aussi développé une méthode pour faire la combinaison cohérente de faisceaux afin d'obtenir des faisceaux de lumière ayant une plus grande puissance par mode.

M. Koffi Amouzou, qui a obtenu sa maîtrise en 2018 de l'Université de Moncton et qui fait maintenant un doctorat à l’École de technologie supérieure, a préparé des couches minces nanostructurées dans le but est de modifier le spectre d’émission à la sortie d’un laser. Ces miroirs spéciaux sont optiquement anisotropes et, lorsqu’ils sont utilisés dans des lasers à résonateur, ils modifient l’état de polarisation de la lumière dans celui-ci, de telle sorte que les états de polarisation des ondes contra-propagatives sont mutuellement perpendiculaires. Les nœuds et les ventres de l’onde stationnaire sont ainsi éliminés, ce qui permet d’éliminer le phénomène de creusement spatial, qui est à l’origine de l’émission dans plusieurs modes (Cf réf.  54, 55).

M. Gabriel Gallant, qui a obtenu sa maîtrise en 2021, a quant à lui mis au point des couches minces qui présentent une résonance de Bragg circulaire à l’aide de la déposition à angle rasant. Ces couches minces ont une structure hélicoïdale, soit dextrogyre ou lévogyre, qui réfléchissent uniquement la lumière polarisée circulairement dont le sens de rotation spatial est le même que celui de la couche. On peut réaliser des filtres polarisants avec ces couches, et on peut aussi créer des miroirs qui ont la propriété de produire, à la réflexion, un état de polarisation orthogonal à celui de l’onde incidente, ce qui est avantageux dans les résonateurs laser pour éliminer la modulation d’intensité de l’onde stationnaire à l’origine de l’émission multimode dans les matériaux lasers (réf. 58).

Pour ce qui est de la fabrication des matériaux pour l’optique, notre outil principal pour ces deux activités est un laser YAG pulsé dopé au néodyme qui fonctionne selon une architecture MOPA (Master Oscillator Power Amplifier). L'oscillateur délivre un train d'impulsions dans le mode TEM00 dans un seul mode longitudinal, et dont on peut contrôler la durée grâce à une cellule de compression Brillouin (environ 200 jusqu'à 2000 ps). Les impulsions de quelques mJ à 1064 nm sont ensuite amplifiées par trois passages successifs à travers un barreau de Nd:YAG pour donner des impulsions de quelques centaines de mJ. On utilise ensuite un cristal non-linéaire pour obtenir la conversion dans le visible (532 nm), et l'ultra-violet (355 nm et 266 nm). Les impulsions qui sortent du laser sont ensuite concentrées sur une cible avec une lentille; la cible est vaporisée et les produits d'ablation vont se déposer sur un substrat placé en face. Notre système de déposition par laser pulsé est équipé d'un spectromètre de masse par temps de vol qui nous fournit la composition du plasma, d'un système de diffraction par électron à haute énergie (RHEED); nous pouvons aussi réaliser la spectroscopie optique avec un spectromètre fibré.

Jusqu'ici, nous avons fabriqué des couches minces de sesquioxyde (YbxY1-x)2O3 et de fluorure de calcium dopé à l'ytterbium, qui sont des matériaux de choix pour les lasers de haute puissance. Parmi les applications de ces couches, citons les lasers guidés dans des couches minces luminescente.

M. Zackaria Kabore, qui a terminé sa maîtrise à la fin de l’année 2019, a quant à lui fabriqué des couches minces de carbones aux propriétés optiques électrique variables en changeant les conditions de déposition; en parallèle, il a montré que le plasma de carbone avait un composition fortement dépendante des conditions du laser (en particulier, de la densité d'énergie et la longueur d'onde). Ces couches pourraient être utilisées comme électrodes transparentes à faible coût en comparaison avec l'ITO ou encore comme miroirs fonctionnant dans l’ultraviolet extrême. M. Kabore est maintenant candidat au doctorat dans notre département.