Émission de Com Raman dans les résonateurs micro-optiques via la diffusion Raman induite.

Un micro-résonateur optique est un élément qui confine la lumière dans un petit volume pendant une longue durée. L'énergie lumineuse dans le résonateur peut être augmentée en introduisant de la lumière continue (CW). Ici, le mélange à quatre ondes d'effets optiques non linéaires peut être induit pour générer une lumière spectrale en forme de peigne avec une composante de fréquence correspondant à la fréquence de résonance (Kercomb optique). Ce peigne optique présente un large espacement des modes de 10 GHz à plusieurs THz sur l'axe des fréquences et devrait trouver des applications dans les communications optiques, les oscillateurs micro-ondes, la spectroscopie à double peigne et les sources lumineuses d'étalonnage des peignes de fréquences optiques pour l'exploration planétaire. Outre la méthode utilisant le mélange à quatre ondes, des études sur la génération de peignes Raman via la diffusion Raman induite (SRS) ont également été rapportées.

Le SRS est un phénomène dans lequel l'interaction entre la lumière et les vibrations moléculaires d'un matériau génère une lumière dont la fréquence est inférieure à la fréquence porteuse. La fréquence de déplacement est déterminée par les modes vibrationnels intrinsèques des molécules du milieu, de sorte que la forme du spectre de gain Raman diffère selon le milieu. Ce SRS est utilisé pour l'amplification optique et l'oscillation laser, mais pour l'oscillation laser, une puissance d'entrée relativement élevée est nécessaire, comme pour l'excitation des impulsions optiques. Cependant, les performances élevées de confinement de la lumière des micro-résonateurs optiques permettent d'abaisser considérablement la puissance de pompage seuil, ce qui facilite la génération d'un SRS à partir d'un laser CW. Dans des conditions où le gain Raman à large bande excite plusieurs modes résonants, un peigne Raman multifréquence est généré qui correspond aux fréquences de résonance.

Dans un peigne de Kerr optique utilisant un mélange à quatre ondes, le spectre s'élargit tout en satisfaisant à la condition de correspondance de phase, de sorte que les phases de chaque composante de fréquence peuvent être alignées. En revanche, dans un peigne Raman, le spectre s'élargit indépendamment de la condition d'adaptation de la phase, de sorte que les phases des différentes composantes de fréquence ne sont généralement pas alignées. Cependant, plusieurs groupes de recherche ont signalé la génération de peignes Raman à verrouillage de phase, qui ont des applications potentielles dans les sources laser pulsées compactes, les oscillateurs micro-ondes, les capteurs et la tomographie par cohérence optique. Cependant, le processus de génération des peignes Raman, le contrôle de la forme spectrale et leur dépendance vis-à-vis des paramètres ne sont pas bien compris. Dans cette étude, le spectre de gain Raman à large bande du verre de silice est utilisé pour clarifier la dépendance des paramètres des peignes Raman et leur processus de génération dans les résonateurs micro-optiques à tige de silice.