Détermination par simulation et microscopie en champ proche du coefficient nonlinéaire et des pertes de couplage d'une fibre microstructurée A.M. Apetrei, J.A. Levenson, J.M. Moison Laboratoire de Photonique et Nanostructures, CNRS   G. Mélin, S. Lempereur, A. Fleureau, E. Bourova, L. Gasca U.T.P. Alcatel Research and Innovation

 Fibres fortement non linéaires Effets non linéaires Conversion de longueur d’onde Fibres fortement non linéaires Démultiplexage Régénération du signal Commutation Effets non linéaires ~ γLP exaltation des effets NL L Effets dispersifs P Limitation dans réseau Télécom  n2– indice non linéaire du cœur Aeff – aire effective du mode Comment peut-on augmenter  ?

Fibres microstructurées Fort Δn => fort confinement du mode SEM Fibre ALCATEL Pour augmenter γ: 1. On baisse Λ => on diminue Aeff SMF: Aeff ~80µm², γ~1W-1Km-1 HF: Aeff ~Λ²~4µm², γ>20W-1Km-1 2. On dope le cœur => on augmente n2

Conception et modélisation waist le plus petit possible pertes de confinement négligeables peu de couronnes => facile à fabriquer Λ=2,18µm d=1,86µm d/Λ=0,85 Fort d/ -0D‡1,55µm -multi-mode Simulations numériques ( méthode des fonctions localisées) carte de champ indice effectif du mode fondamental Aeff=2,6µm² γ=40W-1Km-1 w~0,95-1µm Λcut~2,96µm

w ~ /n Pourquoi le SNOM ? Scanning Near-field Optical Microscopy -résolution sub-longueur d’onde Scanning Near-field Optical Microscopy w ~ /n Mesure de waists ~ l Mono-mode/multi-mode Modes de fuite Pertes

Modalités d’injection Couplage direct SMF/MOF Couplage SMF/MOF optimisé Injection par fibre microlentillée Injection par diode laser @1.55µm

Topographie et carte d’intensité typiques combinaison tache centrale quasi-gaussienne faible ellipticité (~20%) w~1±0,1µm w~1,2±0,1µm Aeff=4,5µm²

1. Modes d’ordre supérieur Pertes 1. Modes d’ordre supérieur Propagation Multi-mode : faible contribution de modes d’ordre supérieur 0,7 dB de perte dans ces modes Mode fondamental : mode circulaire, waist ~ 1µm aire faible Aeff=3,21 µm² =3210 W-1Km-1 Comportement quasi-monomode

Pertes 2. Modes de fuite SMF/MOF SMF/MOF optimisé 75% de la puissance hors du mode central 10% de la puissance hors du mode central (perte de 0.5 dB) 1,3 dB pertes de couplage Anneaux [ contraste 30dB] Anneaux[contraste 30dB]

Conclusions SNOM -intr=32 W-1Km-1 évaluation d’une MOF fortement nonlinéaire SNOM taille du mode~1µm, λ=1.55µm accord avec les calculs comportement quasi mono-mode nécessité du couplage optimisé eff~22 W-1Km-1, disp. négligeable comportement robuste -carte d’intensité -intr=32 W-1Km-1 perte->mode ordre sup. 0,7dB ->modes de fuite 0,5 dB perte insertion totale 2,5 dB -influence de: -> la longueur 120m -> la courbure r=3mm -> la densité de puissance 1GWcm² Cette fibre peut être utilisée dans les applications non linéaires Le SNOM est un excellent outil pour l’étude des MOF Résultats à paraître dans APPL. PHYS. B