Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
Analyse des propriétés Analyse des propriétés modales d’une fibre de Braggmodales d’une fibre de Bragg
P. VialeP. Viale, R. Jamier, S. Février, P. Leproux, R. Jamier, S. Février, P. LeprouxIRCOM, CNRS UMR 6615
C. Palavicini, Y. JaouënC. Palavicini, Y. JaouënGET – Télécom Paris, CNRS UMR 5141
A.-F. ObatonA.-F. ObatonBNM-LNE
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe 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.
2r1 = 34 µm
ext = 195 µm
max = 5.10-3
nég = -2.10-3
Préforme réalisée par la technique MCVD
(LPMC Nice Sophia Antipolis)
5m
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
- Contexte de l’étude
Propagation monomode sur de grandes longueurs
α = 0,4 dB.m-1
Aire effective forte
Aeff = 517 µm²
Pertes par courbure faibles
αρ=7,5cm = 0,2 dB.m-1
Propagation multimode sur de courts tronçons
(coefficients d’atténuation modaux)
Dispersion chromatique positive
Mesure de la divergence
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4longueur (m)
Atté
nuat
ion
(dB
)
λ = 1,55 µm
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe 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 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
- Norme (E) des premiers modes à 1550 nm
α01 = 0,186 dB.m-1« LP« LP0101»»
neff = 1,443598
neff = 1,443598 neff = 1,443057
neff = 1,443057neff = 1,443057
neff = 1,443058
« LP« LP11 11 »»
HE11x
HE11y TM01
TE01
HE21y
HE21x
α11 = 0,657 dB.m-1
Rα = 3,5 Multimode sur de courtes longueurs
« LP« LP21 21 » et « LP» et « LP02 02 » » α21 et α02 >> α11
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
- Dispersions des modes LP01 et LP11
À λ = 1550 nm
Dc(LP01) = 28,6 ps/(nm.km)
Dc(LP11) = 27,0 ps/(nm.km)
20
25
30
35
1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 1.59 1.60 1.61Longueur d'onde (µm)
Dis
pers
ion
chro
mat
ique
(p
s/(n
m.k
m))
LP01
LP11
Dc(SMF) = 17 ps/(nm.km)
Dc(LP01) > Dc(SMF)
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
Méthode du retard de phase Produit DcL important
Pertes linéiques de 0,4 dB.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
- Mesure de dispersion chromatique
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
-0.5 0.0 0.5 1.0
Refle
ctog
ram
(a.u
.)
Relative mirror position (mm)
Interferogram LP01 mode only LP11 mode only
1520 1540 1560 1580 1600 1620
Pow
er (1
0 dB
/div
)
Wavelength (nm)
Input Output LP01 Output LP11
Puis
sanc
e (1
0dB
/div
)
Longueur d’onde (nm)Position du miroir (nm)
Entrée
LP01
LP11
- Méthode de l’OLCR
couplage modal
Couplage de polarisation
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
-5
-4
-3
-2
-1
0
1520 1540 1560 1580 1600Longueur d'onde (nm)
Tem
ps d
e gr
oupe
(ps)
05
101520
25303540
1520 1540 1560 1580 1600Longueur d'onde (nm)
Dc
(ps/
(nm
.km
))
Calculs
Mesures
● Mesure du temps de groupe perturbée par la présence du LP11
● Dc mesurée à 23,1 ps/(nm.km) pour le mode LP01 à 1550 nm
- Mesure de Dc du mode LP01
%19DcDc
th
Dc (Bragg) > Dc (SMF)
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe 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 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 10 20 30 40 50Rayon (µm)
E(r)
1.441
1.443
1.445
1.447
1.449
1.451
n(r)1/e
w0
- Définition de la dispersion
Annulation du champ E à l’interface cœur/gaine
r<r1 E(r) = J0(r) # gaussienne
0
02
012guide w
w21
cwnDDc = Dmatériau + Dguide
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1.19 1.24 1.29 1.34 1.39 1.44 1.49 1.54 1.59 1.64 1.69
Longueur d'onde (µm)
rayo
n d
e ch
amp
de m
ode
(µm
)
∆ = 500 nm
∆w0 / w0 = 34 %
∆w0 / w0 = 4 %
Bragg
SMF
- Dispersion de guide
21
ww
0
0
Dguide > 0Bragg2
1w
w0
0
SMF Dguide < 0
0
02
012guide w
w21
cwnD
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
-10-505
10152025303540
1.15 1.25 1.35 1.45 1.55 1.65Longueur d'onde (µm)
Dis
pers
ion
(ps/
(nm
.km
))Dc (SMF)DmatDguideDc
- 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 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Angle (°)
Inte
nsité
lum
ineu
se n
orm
alis
ée
- Mesure de la divergence @ 1,55µm
Source 1550 nm
SMF
Fibre de Bragg tendue
L = 40 cm
Détecteur en rotation
5,32
2,30
exp wth
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
- Ouverture numérique @ 1,55µm
ne01
ne11
nmin
ne
)nn(ON 2min
2coeurth
ncoeur
nmin
αexp = 3,2° ONexp = 0,056
Proposition d’une définition de l’ouverture numérique d’une fibre à BIPProposition d’une définition de l’ouverture numérique d’une fibre à BIP
Hypothèse : nmin # indice du « dernier » mode guidé
LP11 « dernier » mode guidé
ONth = 0,053ne11= 1,443057
ncoeur= 1,444023
ncoeur
neMOE non guidés
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
- Conclusions et perspectives
• 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
Réalisation d’une fibre à très grande aire
effective pour les basses longueurs
d’onde
Lasers de fortes puissances
(dispersion contrôlée,…)
Perspectives
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
Analyse des propriétés Analyse des propriétés modales d’une fibre de Braggmodales d’une fibre de Bragg
P. VialeP. Viale, R. Jamier, S. Février, P. Leproux, R. Jamier, S. Février, P. LeprouxIRCOM, CNRS UMR 6615
C. Palavicini, Y. JaouënC. Palavicini, Y. JaouënGET – Télécom Paris, CNRS UMR 5141
A.-F. ObatonA.-F. ObatonBNM-LNE
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
Equipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 OctobreEquipe Optique Guidée et Intégrée - P. Viale - JNOG 2004 - Mardi 26 Octobre
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
Refle
ctog
ram
(a.u
.)
Mirror position (mm)
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
Refle
ctog
ram
(a.u
.)
Mirror position (mm)
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
Refle
ctog
ram
(a.u
.)
Mirror position (mm)
LP11
LP01LP11
LP01 LP11
ρ →
ρ = 5 cm
ρ = 2 cm
- Influence des courbures
1520 1540 1560 1580 160010
15
20
25
30
GVD
(ps/
nm/k
m)
Wavelength (nm)
infinite = 2cm SMF28
Dc (p
s/nm
/km
)
Longueur d’onde (nm)
ρ, Dc(Bragg) > Dc(SMF)