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Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 JNOG 2004 Paris, 27 Octobre 2004 CONCEPTION ET FABRICATION DUNE NOUVELLE FIBRE.

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1 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 JNOG 2004 Paris, 27 Octobre 2004 CONCEPTION ET FABRICATION DUNE NOUVELLE FIBRE A CRISTAL PHOTONIQUE COMPENSATRICE DE DISPERSION 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, Limoges – France

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

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

4 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 Profil dIndice de Réfraction « Fibre à 2cc MCVD » 1 Auguste & Al. «Conception, realization and characterization of a very high negative chromatic dispersion fiber» Invited Paper, Optical Fiber Technology Structure à 2cc non dopée : process MCVD totalement éliminé « Fibre à 2cc microstructurée » Transposition n(r) rayon Pure silice Trous dair Dch ps/(nm.km) at 1558 nm 1 Radius Coeurs dopés Germanium gaines internes et externes composées par silice pure n(r) n3n3 n1n1 n2n2 n1n1 n2n2 n3n3 n3n3 7 à 8 couronnes de trous bon compromis entre confinement du champ et fabrication « Guidage par réflexion total interne »

5 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 Étude modale par la méthode des éléments finis Accord de phase 0 Comportement modale identique aux fibres classiques MCVD Exemple de structure retenue : pitch = 2.3 µm d = 1.4 µm = 0.51 µm Anneau = 3 è me couronne 2r 1 = µm Aeff = 9.5 µm 2 à 1550nm n (max en MCVD) « Méthode des éléments finis » Évolution des indices effectifs guide central monomode Équivalence profil fibre à saut dindice

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

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

8 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 Dépendance de la D ch avec et couronnes Variation de Position du coeur annulaire Important décalage vers les longueurs donde basses quand diminue (500nm pour 25%) compensation monocanal ou compensation WDM Simple avec la position de lanneau ou En adaptant les paramètres géométriques : d, and pente de ps/(nm 2.km) sur 35 nm WDM D ch devient plus <0 quand le nombre de couronne augmente mais sans modifier la 0 Modification en accord avec les tolérances de fabrication

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

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

11 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 Premières caractérisations Injection SMF dans les deux coeurs Cœur central Cœur annulaire Minimum de puissance d û aux petits trous Caméra CDD + Injection SMF centrée Coupe transverse Mise en évidence du guidage : Guide central asymptotiquement monomode à 1550nm : Mode LP 01 Observation du couplage sur un tronçon différent : Énergie uniquement dans le cœur central à 1300 nm Énergie dans les deux coeurs à 1550 nm ON exp =0.587 correspond à 36° (ON thé =0.56 ) n= (avec d/ =0.75)

12 Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004 Conclusion Conception d une nouvelle fibre à trous fortement dispersive Etude théorique du comportement modal avec M.E.F Optimisation des paramètres géométriques pour le WDM n plus fort D chmin =-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 Elimination complète du process MCVD Comportement similaire à la fibre à 2cc MCVD Vérification du couplage entre les deux guides Obtention de très fortes valeurs de D ch (application monocanal) D chmin autour de ps/(nm.km) très sélective


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