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Analyse des propriétés modales d’une 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. F ext = 195 µm. 2r 1 = 34 µm. D max = 5.10 -3. D nég = -2.10 -3.

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Analyse des propriétés modales d’une fibre de Bragg

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  1. 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

  2. Fext = 195 µm 2r1 = 34 µm Dmax = 5.10-3 Dnég = -2.10-3 - 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. 5m Préforme réalisée par la technique MCVD (LPMC Nice Sophia Antipolis)

  3. - 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

  4. - 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

  5. - Norme (E) des premiers modes à 1550 nm neff = 1,443598 neff = 1,443057 neff = 1,443057 HE11x TE01 HE21x neff = 1,443598 neff = 1,443058 neff = 1,443057 HE11y TM01 HE21y « LP01» « LP11 » α11 = 0,657 dB.m-1 α01 = 0,186 dB.m-1 « LP21 » et « LP02 »  α21 et α02 >> α11  Rα = 3,5 Multimode sur de courtes longueurs

  6. - Dispersions des modes LP01 et LP11 Dc(SMF) = 17 ps/(nm.km)  Dc(LP01) > Dc(SMF) À λ = 1550 nm  Dc(LP01) = 28,6 ps/(nm.km) Dc(LP11) = 27,0 ps/(nm.km)

  7. - Mesure de dispersion chromatique  Méthode du retard de phase Produit DcL 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

  8. Couplage de polarisation Puissance (10dB/div) Entrée LP01 LP11 couplage modal Longueur d’onde (nm) Position du miroir (nm) - Méthode de l’OLCR

  9. - Mesure de Dc du mode LP01 ● 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 Dc (Bragg) > Dc (SMF)

  10. - 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

  11. - Définition de la dispersion Dc =Dmatériau+ Dguide r<r1 E(r) = J0(r) # gaussienne Annulation du champ E à l’interface cœur/gaine

  12. - Dispersion de guide ∆l = 500 nm ∆w0 / w0 = 34 % ∆w0 / w0 = 4 % Bragg SMF Bragg SMF  Dguide < 0  Dguide > 0

  13. - Calcul de Dguide d’une fibre de Bragg - Dispersion chromatique positive à 1,55 µm - Zéro de dispersion décalé à 1, 246 µm

  14. Fibre de Bragg tendue L = 40 cm Détecteur en rotation SMF Source 1550 nm - Mesure de la divergence @ 1,55µm

  15. ncoeur nmin l Hypothèse : nmin # indice du « dernier » mode guidé LP11 « dernier » mode guidé ne11= 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 - Ouverture numérique @ 1,55µm ne ne01 ncoeur ne11 neMOE non guidés nmin

  16. - Conclusionset 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 modald’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,…)

  17. 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

  18. LP11 LP01 Dc (ps/nm/km) LP11 LP01 Longueur d’onde (nm) LP11 - Influence des courbures ρ → ρ = 5 cm  ρ, Dc(Bragg) > Dc(SMF) ρ = 2 cm

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