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Caractérisation d’une fibre microstructurée par réflectométrie à faible cohérence
Carlos Palavicini1, Emmanuel Kerrinckx2, Yves Quiquempois2, Marc Douay2,
Yves Jaouën1, Catherine Lepers2, Anne-Françoise Obaton3, Franck Beclin2
1Ecole Nationale Supérieure des TélécommunicationsCNRS URA 820, 46 rue Barrault, 75634 Paris Cedex 13
Email : carlos.palavicini@enst.fr Tél. : +33 (0)1 45 81 72 08 Fax : +33 (0)1 45 89 00 20
2Université des Sciences et Technologies de Lille Laboratoires PhLAM et LSPES, 59655 Villeneuve d’Ascq, France
Email : Catherine.Lepers@univ-lille1.fr Tél. : +33 (0)1 69 08 83 39 Fax : + 33 (0)1 69 08 83 95
3Bureau National de Métrologie - Laboratoire National d’Éssais33 avenue du Général Leclerc, 92260 Fontenay-aux-Roses, France
Plan de la présentation
• Principe des fibres microstructurées
• Technique OLCR sensible à la phase
• Principe de la méthode de mesure
• Caractérisation d’une fibre microstructuréeDispersion chromatiqueBiréfringence
• Conclusions et perspectives
Principe des fibres microstructurées
Applications:• propagation monomode sur une plage > 1000 nm• ajustement de la dispersion chromatique • effets non linéaires exacerbés => traitement tout-optique du signal
OLCR sensible à la phase permet la mesure des paramètres des fibres microstructurées
Paramètres de microstructuration : diamètre des trous (d) ~ 1-2 µm interstice entre les trous () ~ 1-3 µm
Possibilité d’ajuster : la dispersion chromatique, l’ouverture numérique, la biréfringence, etc.
ngaine < nco
d
trous d’air
cœur plein
Outil de modélisation
Image MEB de la section transversale Amplitude du champ électrique à 1550 nm
Modélisation de la dispersion chromatique et de la biréfringence avec une méthode des éléments finis (FEM)
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
500 1000 1500 2000
Dis
pers
ion
chr
oma
tique
(ps
/nm
/km
)
Longueur d'onde (nm)
GVD1550nm = 115 ps/nm/kmB1550nm = 2,10•10-4
GVD1300nm = 92 ps/nm/kmB1300nm = 1,32•10-4
• Source blanche (BBS)
1 = 1550 nm, = 80 nm2 = 1300 nm, = 40 nm
• Miroir de réference
v = 0,2 mm/s
• Objet sous test
• Interféromètre cohérent
ds = 80 nm
Composants caractérisables avec un OLCR sensible à la phase:
• Lasers DFB à fibre• Lasers à semi-conducteurs• SOAs • Guides d’onde• Fibres optiques spéciales• Réseaux de Bragg
Franges d’interférence + mesure précise de la position accès à la phase
Technique de la réflectométrie à faible cohérence sensible à la phase
PC Horlogeexterne
He-Ne
DUTBBS @ 1,55 µm
BBS @ 1,3 µm
Paramètres determinés à partir d’un OLCR sensible à la phase:
• Indice de réfraction complexe• Distribution spatiale de la phase sauts de phase modulation de phase longueurs exactes• Réflectivité complexe dispersion chromatique biréfringence
Principe de la méthode de mesure
Fibre optique à caractériser
Mesure OLCR de la fibre: deux réflectogrammes
Position dans l'air
Réf
lect
ogra
mm
e Face d’entrée
Position dans l'air
Réf
lect
ogra
mm
e
Face de sortie
Validation de la méthode de mesure
Traitement des données issues de l’OLCR
Réflectogramme mesuré Réflectivité complexe
derSr i~
r TFr ~~
Dispersion chromatique (GVD) de la fibre mesurée :
entréesortieg dd
21t
ddt
L21GVD g
Caractérisation d’une fibre monomode standard (SMF-28)
-1
-0,5
0
0,5
1520 1540 1560 1580 1600 1620
Temps de groupe GVD
1550nm = 16,9 ps/nm/km
Te
mps
de
grou
pe (
ps)
Longueur d'onde (nm)
Temps de groupe tgModule r~
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
1520 1540 1560 1580 1600 1620
Face d'entréeFace de sortie
Mod
ule
(dB
)
Longueur d'onde (nm)
Caractérisation d’une fibre microstructurée
-3 -2 -1 0 1 2 3Position dans l'air (mm)
Face de sortie
Face d’entrée
Réf
lect
ogra
mm
e (u
. a.
)
battements
Battements dus à la biréfringence
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
1520 1540 1560 1580 1600 1620
Face d'entrée (dB)Face de sortie (dB)
Mod
ule
(dB
)
Longueur d'onde (nm)
Mesure de la biréfringence
/ = LB/2LB = |nx–ny| = /LB
B = 2/(•2L)
B1550nm = 2,26•10-4
B1300nm = 1,41•10-4
= 6,7 nm, = 1550 nm, L = 80,8 cm
Biréfringence évaluée à partir de l’écart spectral des lobes
-3 -2 -1 0 1 2 3Position dans l'air (mm)
Face de sortieavec polariseur
Face d’entrée
Réf
lect
ogra
mm
e (u
. a.
)
Mesure de la dispersion chromatique
Élargissement dû à la dispersion de la fibre
Mesure de la dispersion chromatique
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
1520 1540 1560 1580 1600 1620
Tem
ps d
e g
roup
e (p
s)
Longueur d'onde (nm)
Dispersion chromatique calculée par simple approximation linéaire du temps de groupe
GVD1550nm = 115,8 ps/nm/kmGVD1300nm = 96,7 ps/nm/km
Comparaison entre les valeursmesurées et calculées
PCF Lille OLCR FEM
GVD1550nm
(ps/nm/km) 115,8 115
B1550nm 2,26•10-4 2,1•10-4
GVD1300nm (ps/nm/km) 96,7 92
B1300nm 1,41•10-4 1,32•10-4
PCF Alcatel OLCR FEM
GVD1550nm
(ps/nm/km) 152,22 145,5
B1550nm 8,42•10-4 9•10-4
GVD1300nm (ps/nm/km) 142,5 130
B1300nm 5,37•10-4 5,9•10-4
Conclusions et perspectives
• Mesure directe de la dispersion chromatique et de la biréfringence d’une fibre microstructurée avec un OLCR sensible à la phase
• Paramètres de la fibre déterminés avec précision à partir de tronçons de fibre < 1 m
• Résultats expérimentaux en bonne concordance avec les simulations numériques
• Pertinence de l’OLCR pour la mesure et l’aide à la conception des fibres optiques spéciales
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