The institute
FEMTO's news

A new source of infrared light thanks to fibre optic cascades

Scientists from  FEMTO-ST Institute and McGill University (Montreal, Canada) have designed and developed in collaboration with three French companies a light source covering the entire mid-infrared wavelength range: from 2 to 10 µm. This work, which is published in Laser and Photonics Reviews , opens up applications in spectrometry and biomedical imaging.

See the CNRS article

Fiber-based supercontinuum1 (SC) light sources have become enormously useful in the last decade for a wide range of industrial and scientific applications. New uses are constantly emerging due to their unique optical properties that combine high brightness, multi-octave frequency bandwidth, inherently fiber delivery and single-mode output. Applications include optical coherence tomography (OCT), material processing, chemical sensing, gas monitoring, broadband imaging, and absorption spectroscopy. State-of-the-art SC lasers are based on silica-glass microstructured optical fibers, providing watts of output power over the bandwidth 0.4-2 µm. However, many applications such as detection of chemical and biological species would benefit from extending the SC spectrum beyond the state-of-the-art, in particular towards the mid-infrared (IR) range. This currently motivates significant research effort focused on extending the wavelength coverage towards the 2 to 20 µm molecular fingerprint region.

Various infrared soft glasses based on chalcogenide, tellurite, telluride, heavy-metal oxide and fluoride have been used for drawing highly nonlinear fibers for the mid-infrared, and experiments have shown efficient mid-IR SC generation up to 14 µm in chalcogenide optical fibers and up to 16 µm in telluride fibers. However, most of these mid-IR SC sources have been demonstrated using bulky and expensive mid-IR pump sources such as optical parametric oscillators and amplifiers, making them impractical for most abovementioned applications.

Now writing in Laser and Photonics Reviews, S. Venck and coworkers (SelenOptics) report a compact all-fiber cascaded system which provides a supercontinuum emission spanning the entire 2-10 µm mid-infrared range, thus offering a new reliable laser solution for molecular spectroscopy, remote sensing, optical coherence tomography, and hyperspectral imaging. To get this broad continuous spectrum, they developed a more practical and elegant solution based on a cascaded silica-fluoride-chalcogenide fiber system directly pumped by a compact pulsed fiber laser at a wavelength of 1.55 µm. The initial laser spectrum was progressively broadened and redshifted in the three cascaded fibers through nonlinear optical effects, enabling a stepwise extension towards the mid-infrared. This all-fiber system was shown to generate a nearly flat broadband mid-infrared continuous spectrum from 2 µm to 10 µm (See Figure 1), the upper transmission limit of the chalcogenide fiber, with several tens of milliwatts of output power.

T.Sylvestre (FEMTO-ST), who managed the project with SelenOptics, says argues:“This simple technique paves the way for low cost, practical, and robust broadband sources for mid-IR sensing and spectroscopy. Nothing expect the synchrotron radiation can give wider bandwidth”. The authors further describe in their paper a fully-realistic numerical model used to design the fibers and to simulate the nonlinear pulse propagation through the cascaded fiber system and they use numerical results to discuss and optimize the physical processes underlying the spectral broadening in the cascaded system. The teams concur that their mid-infrared supercontinuum source is now ready for commercialization and they are working on ways forward.

This work involves researchers from the FEMTO-ST institute, The McGill University in Montréal (Canada) and three French companies ( SelenOptics, Le Verre Fluoré, Leukos) and is the result of a European H2020 Marie-Curie ITN project under grant agreement 722328, managed by CNRS.

https://doi.org/10.1002/lpor.202000011

Contact : Thibaut Sylvestre

  • Erik Vargas Rojas obtient un prix dans la catégorie "doctorants" à la conférence ASME 2013

    Erik Vargas Rojas a obtenu un prix catégorie "doctorants" au 21ème Rudy Scavuzzo Student Paper symposium and Competition à la conférence ASME 2013 Pressure Vessels & Piping Division Conference 2013 qui s'est tenu à Paris du 14 au 18 juillet dernier.

    Read more
  • Thibaut Sylvestre reçoit le prix Fabry de Gramont 2012

    23 ans après le dernier lauréat franc-comtois, Thibaud Sylvestre, responsable de l'équipe Optique Non Linéaire du Département d'Optique de FEMTO-ST,vient de se voir décerner le Prix Fabry De Gramont 2012 de la Société Française d'Optique pour ses nombreux travaux et résultats marquants en optique non linéaire sur fibre.

    Read more
  • La spin-off frec|n|sys lauréat CNCE 2013

    Sylvain Ballandras,ancien chercheur au département temps-fréquence de l’institut FEMTO-ST est l’un des lauréats du 15ème concours national d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes du ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche, en catégorie création-développement.

    Read more
  • FEMTO-ST anime les nanosciences

    Le groupe NanoSciences a réalisé un film d’animation 3D illustrant sa thématique de recherche au sein du département MN2S.

    Read more
  • FEMTO-ST lance un nouveau centre de développement technologique

    En lien direct avec l’industrie, FEMTO Engineering se propose d’être en Franche-Comté un nouveau centre de développement technologique issu de la recherche de l’Institut FEMTO-ST dans les domaines de la microfabrication et du micro-usinage, du temps-fréquence, de l’énergie et
    des « Smart Systems".

    Read more
  • FEMTO-ST en séminaire scientifique à Besançon

    Ce mercredi 26 juin FEMTO-ST organise à Besançon, dans les locaux de la Maison de l’Economie, son deuxième séminaire scientifique.
    Cette manifestation a notamment l'objectif de cultiver l'interdisciplinarité, la richesse scientifique et les missions de valorisation et de transfert propres à un institut de recherche en ingénierie.

    Read more
  • European Time and Frequency Seminar (EFTS)

    The European Frequency an Time Seminar (EFTS) will be held from Monday, August 16 to friday, August 30 2013.

    Read more
  • Huihui LU récompensé par le gouvernement chinois pour sa thèse à FEMTO-ST

    Huihui LU a reçu le prix d’excellence académique du gouvernement chinois pour sa thèse menée entre 2009 et 2012 au sein du département d’Optique de FEMTO-ST dans le cadre d'une bourse accordée par le conseil régional de Franche-Comté.

    Read more
  • Atelier SMYLE 2013 - Intelligences dans les smart systems

    L’Atelier "SMYLE" ‘Intelligences dans les smart systems’ aura lieu les 12 et 13 septembre 2013 dans les locaux de l’ENSMM à Besançon.

    Read more
  • Prix de la meilleure thèse en génie électrique décerné à Amine MIRA

    Lors de la Conférence des Jeunes Chercheurs en Génie Electrique, Amine Mira a obtenu le prix de la meilleure thèse ayant trait aux applications industrielles.

    Read more