Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

1. Paris, 27 Octobre 2004 JNOG 2004 CONCEPTIONETFABRICATIOND’UNE NOUVELLEFIBREACRISTAL PHOTONIQUECOMPENSATRICE DEDISPERSION Frédéric Gérôme, J-L. Auguste, J-M. Blondy, P. Roy Institut de Recherche en Communications Optiques et Microondes, UMR CNRS n°6615, Université de Limoges,123, avenue A. Thomas, 87060 Limoges – France Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

2. Solution retenue Introduction Fibre de ligne avec Dch>0 [Dch=16ps/(nm.km) à1550nm] Fibre compensatriceavecDch<<0 Lfibre ligne Lfibre compensatrice Longueur à limiter “MODULE COMPENSATEUR DE DISPERSION DANS LA BANDE C BASE SUR UNEFIBRE A DEUX COEURS CONCENTRIQUES”, F. Gérôme, J.L. Auguste, S. Février, J. Maury, J.M. Blondy, L. Gasca, L. Provost,JNOG2004. • fibre à 2cc fabriquée par le process MCVD • rapport de longueur limité à  = 20 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

3. Potentialité de la technologie air-silice Fibre à 2cc MCVD Nouvelle fibre microstructurée Structure à 2cc  forte Dch<0 Conserver 1 structure à 2cc  forte Dch<0 les 2 cœurs dopés au Ge  n max de 40.10-3 silice pure + différents trous d’air  n  400.10-3 (fct de d/) Dch limitées    20 Dch plus fortes   > 20 ? Élimination du process MCVD Process MCVD Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

4. Trous d’air Pure silice n(r) rayon 7 à 8 couronnes de trous  bon compromis entre confinement du champ et fabrication « Guidage par réflexion total interne » « Fibre à 2cc microstructurée » Transposition Profil d’Indice de Réfraction  Dch  -1800 ps/(nm.km) at 1558 nm1 n1 n2 Coeurs dopés Germanium gaines internes et externescomposées par silice pure n(r) n3 n1 n2 n3 n3 Radius 1 Auguste & Al. «Conception, realization and characterization of a very high negative chromatic dispersion fiber» Invited Paper, Optical Fiber Technology  « Fibre à 2cc MCVD » Structure à 2cc non dopée : process MCVD totalement éliminé Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

5. Étude modale par la méthode des éléments finis n  70.10-3 (max 40.10-3 en MCVD) Équivalence profil fibre à saut d’indice 2r1 = 21.6 µm Évolution des indices effectifs « Méthode des éléments finis » Exemple de structure retenue : pitch = 2.3 µm d = 1.4 µm  = 0.51 µm Anneau = 3ème couronne Accord de phase 0 guide central monomode Aeff = 9.5 µm2à 1550nm Comportement modale identique aux fibres classiques MCVD Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

6. Détermination de la Dch Injection sélective dans le coeur central  le guide central est monomode avant 0  pour <0, Dch est dû uniquement au Supermode 1 Dch du Supermode 1 30 nm Dch = -1250 ps/(nm.km) à 1550 nm (moyennage tous les 2nm) Cette nouvelle fibre présente une forte valeur négative de Dch Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

7. « La Dch est plus <0 décalée vers les basses longueurs d’onde et la FWHM plus étroite » quand le  diminue quand le d augmente (50nm pour 20%) (200nm pour 40%) Le pitch controle+ significativement la valeur de Dch & d la FWHM Dépendance de la Dch avec  et d Variation du pitch Variation de d Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

8. pente de - 0.26 ps/(nm2.km) sur 35 nm WDM Important décalage vers les longueurs d’onde basses quand  diminue (500nm pour 25%) Dch devient plus <0 quand le nombre de couronne augmente mais sans modifier la 0 • compensation monocanal ou • compensation WDM Simple avec la position de l’anneau En adaptant les paramètres géométriques : d,  and  ou Dépendance de la Dch avec et couronnes Variation de  Position du coeur annulaire Modification en accord avec les tolérances de fabrication Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

9. Optimisation du profil pour le WDM Très fortes Dch quand d/ → 1 Zone quasi linéaire sur 35nm quand anneau  2nde couronne 3 tailles différentes de trous zoom Pente = -8.8ps/(nm2.km) Dch = -2300ps/(nm.km) Rapport 150 avec =0.1ps/(nm.km)  Rapporttrous = 7.5  RapportMCVD Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

10. Fabrication test • Première étape : capillaires Fabrication des capillaires à l’unité pour controler les caractéristiques Gros trous d’air 144, petits trous d’air 24, coeur central 1 avec le même dext pour obtenir le même pitch Préforme avec 7 couronnes • Etapes suivantes : étirage manchonnage+étirage D = 25 mm D = 1.9 mm D = 35 µm « Premièrefibre cristal photonique à 2 coeurs concentriques » Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

11. Premières caractérisations • Mise en évidence du guidage : Injection SMF dans les deux coeurs Minimum de puissance dû aux petits trous Cœur central Cœur annulaire • Guide central asymptotiquement monomode à 1550nm : Mode LP01 Caméra CDD + Injection SMF centrée Coupe transverse ONexp=0.587 correspond à 36° (ONthé=0.56 )  n=125.10-3 (avec d/=0.75) • Observation du couplage sur un tronçon différent : Énergie uniquement dans le cœur central à 1300 nm Énergie dans les deux coeurs à 1550 nm Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

12.      Conclusion E-mail : gerome@ircom.unilim.fr Conception d’une nouvelle fibre à trous fortement dispersive  Elimination complète du process MCVD Etude théorique du comportement modal avec M.E.F  Comportement similaireà la fibre à 2cc MCVD Obtention de très fortes valeurs de Dch (application monocanal)  Dchmin autour de -11000 ps/(nm.km) très sélective Optimisation des paramètres géométriques pour le WDM n plus fort  Dchmin=-2300ps/(nm.km) en bande C  Rapport de longueur de 150 amélioration de 7.5 /fibre MCVD (20) avec dispersion résiduelle de 0.1ps/(nm.km) Fabrication de fibres test totalement conçues au laboratoire Vérification du guidage des deux guides  Vérification du caractère monomode du guide central si injection centrée Vérification du couplage entre les deux guides Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004