Analyse des proprits modales dune fibre de Bragg

Analyse des propriétés modales d’une fibre de Bragg P. Viale, R. Jamier, S. Février, P. Leproux IRCOM, CNRS UMR 6615 C. Palavicini, Y. Jaouën GET – Télécom Paris, CNRS UMR 5141 A. -F. Obaton BNM-LNE Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Fibre de Bragg à réseau radial □ Objectif : Transport de fortes puissances lumineuses à l’aide de fibres à cœur de silice à très grande aire effective Utilisation de fibres de Bragg «Fibre optique monomode à bande interdite photonique à très grande aire effective » , Viale et al. , JNOG 2003. Fext = 195 µm 5 m 2 r 1 = 34 µm Dmax = 5. 10 -3 Dnég = -2. 10 -3 Préforme réalisée par la technique MCVD (LPMC Nice Sophia Antipolis) Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Contexte de l’étude Propagation monomode sur de grandes longueurs α = 0, 4 d. B. m-1 Aire effective forte Aeff = 517 µm² Pertes par courbure faibles αρ=7, 5 cm = 0, 2 d. B. m-1 Propagation multimode sur de courts tronçons (coefficients d’atténuation modaux) Dispersion chromatique positive Mesure de la divergence Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Plan · Définition théorique des modes de propagation · Calcul de la dispersion modale · Mesure de la dispersion · Discussion des résultats · Mesure de la divergence · Définition de l’ON dans une fibre à BIP · Conclusion Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Norme (E) des premiers modes à 1550 nm neff = 1, 443598 neff = 1, 443057 HE 11 x TE 01 HE 21 x neff = 1, 443598 neff = 1, 443057 HE 11 y TM 01 HE 21 y « LP 01» α 01 = 0, 186 d. B. m-1 « LP 11 » α 11 = 0, 657 d. B. m-1 « LP 21 » et « LP 02 » α 21 et α 02 >> α 11 Rα = 3, 5 Multimode sur de courtes longueurs Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Dispersions des modes LP 01 et LP 11 À λ = 1550 nm Dc(LP 01) = 28, 6 ps/(nm. km) Dc(LP 11) = 27, 0 ps/(nm. km) Dc(SMF) = 17 ps/(nm. km) Dc(LP 01) > Dc(SMF) Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Mesure de dispersion chromatique Méthode du retard de phase Produit Dc L important Pertes linéiques de 0, 4 d. B. m-1 Dc faible inadaptée Interférométrie en lumière blanche Multimode sur des longueurs centimétriques inutilisable Réflectométrie à faible cohérence (Télécom Paris) « Optical Low- Coherence Reflectometry (OLCR) » Longueur métrique de fibre sous test adaptée Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Méthode de l’OLCR couplage modal Puissance (10 d. B/div) Couplage de polarisation Entrée LP 01 LP 11 Position du miroir (nm) Longueur d’onde (nm) Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Mesure de Dc du mode LP 01 ● Mesure du temps de groupe perturbée par la présence du LP 11 ● Dc mesurée à 23, 1 ps/(nm. km) pour le mode LP 01 à 1550 nm Dc (Bragg) > Dc (SMF) Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Plan · Définition théorique des modes de propagation · Calcul de la dispersion modale · Mesure de la dispersion chromatique ● Discussion des résultats · Mesure de la divergence et discussion · Conclusion Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Définition de la dispersion Dc = Dmatériau + Dguide r<r 1 E(r) = J 0(r) # gaussienne Annulation du champ E à l’interface cœur/gaine Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Dispersion de guide ∆l = 500 nm Bragg ∆w 0 / w 0 = 34 % ∆w 0 / w 0 = 4 % SMF Dguide < 0 Bragg Dguide > 0 Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Calcul de Dguide d’une fibre de Bragg - Dispersion chromatique positive à 1, 55 µm - Zéro de dispersion décalé à 1, 246 µm Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Mesure de la divergence @ 1, 55µm Fibre de Bragg tendue SMF L = 40 cm Détecteur en rotation Source 1550 nm Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Ouverture numérique @ 1, 55µm ne ncoeur ne 01 ncoeur ne 11 nmin ne. MOE non guidés l Hypothèse : nmin # indice du « dernier » mode guidé LP 11 « dernier » mode guidé ne 11= 1, 443057 ncoeur= 1, 444023 ONth = 0, 053 αexp = 3, 2° ONexp = 0, 056 Proposition d’une définition de l’ouverture numérique d’une fibre à BIP Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Conclusions et perspectives viale@ircom. unilim. fr • Utilisation de l’OLCR - Analyse modale de la propagation - Mesure de la dispersion chromatique du mode fondamental • Possibilité de prédire le comportement modal d’une fibre de Bragg • Evaluation de la divergence et de l’ouverture numérique Perspectives Réalisation d’une fibre à très grande aire effective pour les basses longueurs d’onde Lasers de fortes puissances (dispersion contrôlée, …) Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

Analyse des propriétés modales d’une fibre de Bragg P. Viale, R. Jamier, S. Février, P. Leproux IRCOM, CNRS UMR 6615 C. Palavicini, Y. Jaouën GET – Télécom Paris, CNRS UMR 5141 A. -F. Obaton BNM-LNE viale@ircom. unilim. fr Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre

- Influence des courbures ρ→ LP 01 LP 11 ρ = 5 cm Dc (ps/nm/km) LP 01 Longueur d’onde (nm) LP 11 ρ, Dc(Bragg) > Dc(SMF) ρ = 2 cm Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre