FR2766584A1 - Reseau a longues periodes dans une fibre optique et procede de fabrication - Google Patents

Reseau a longues periodes dans une fibre optique et procede de fabrication Download PDF

Info

Publication number
FR2766584A1
FR2766584A1 FR9709437A FR9709437A FR2766584A1 FR 2766584 A1 FR2766584 A1 FR 2766584A1 FR 9709437 A FR9709437 A FR 9709437A FR 9709437 A FR9709437 A FR 9709437A FR 2766584 A1 FR2766584 A1 FR 2766584A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
network
optical fiber
fiber
network according
radius
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9709437A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2766584B1 (fr
Inventor
Loic Rivoallan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
France Telecom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
Priority to FR9709437A priority Critical patent/FR2766584B1/fr
Priority to CA002243864A priority patent/CA2243864C/fr
Priority to US09/120,836 priority patent/US6130974A/en
Publication of FR2766584A1 publication Critical patent/FR2766584A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2766584B1 publication Critical patent/FR2766584B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/0208Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
    • G02B6/021Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the core or cladding or coating, e.g. materials, radial refractive index profiles, cladding shape
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02066Gratings having a surface relief structure, e.g. repetitive variation in diameter of core or cladding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02057Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
    • G02B6/02076Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
    • G02B6/0208Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response
    • G02B6/02085Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by their structure, wavelength response characterised by the grating profile, e.g. chirped, apodised, tilted, helical
    • G02B6/02095Long period gratings, i.e. transmission gratings coupling light between core and cladding modes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/14Mode converters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03661Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 4 layers only
    • G02B6/03666Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 4 layers only arranged - + - +

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

L'invention se rapporte à un réseau à longues périodes dans une fibre optique. Ce réseau est destiné à permettre la réalisation d'un filtre à couplage de modes. Il est particulièrement caractérisé en ce qu'il présente des variations périodiques du diamètre de la fibre optique et une symétrie de révolution.

Description

RÉSEAU A LONGUES PÉRIODES DAN8 UNE FIBRE OPTIQUE
ET PROCÉDÉ DE FABRICATION
L'invention se rapporte à un réseau à longues périodes dans une fibre optique. Ce type de réseau est notamment destiné à permettre la réalisation d'un filtre à couplage de modes. Les filtres à couplage de modes sont couramment utilisés pour égaliser les gains des amplificateurs optiques de puissance.
Les réseaux à longues périodes qui existent actuellement présentent des déformations périodiques du coeur de la fibre optique. Ces déformations consistent par exemple en des changements d'indice de réfraction qui se traduisent par des traits dans le coeur de la fibre. Ces traits ne sont pas visibles de l'extérieur, la surface lisse de la gaine ne laissant rien apparaître. Cependant, ces réseaux de type classique ne permettent pas de réaliser des filtres à couplage de modes présentant de bonnes performances. En effet, les filtres obtenus sont très imprécis et/ou dépendent de la polarisation de la lumière.
Ces imperfections sont notamment liées aux procédés de fabrication utilisés. Les réseaux classiques sont réalisés à partir de procédés de photo-inscription longs et fastidieux qui consistent à irradier la fibre optique par des rayons ultra-violets. Pour cela, la fibre est préalablement hydrogénée, puis elle est exposée aux ultra-violets. Une dernière étapes permet ensuite de résorber l'hydrogène. La résorption de l'hydrogène est très lente si bien que le temps de réalisation d'un réseau par ce type de procédé est très long; il dure en général quelques heures. De plus, la résorption de l'hydrogène est une étape très délicate, qui nécessite beaucoup de vigilance. En effet, les indices du coeur de la fibre optique sont très difficiles à prévoir par le calcul car ils dépendent essentiellement des conditions de résorption de l'hydrogène. Il devient donc très difficile de prévoir la valeur de la longueur d'onde de filtrage des réseaux fabriqués selon ce procédé, puisqu'il se crée un décalage, dont la valeur fluctue selon les conditions de résorption de l'hydrogène, entre les valeurs calculées et les valeurs expérimentales. De ce fait, les filtres obtenus par ce type de procédé long et fastidieux ne sont pas suffisamment précis et fiables pour permettre une parfaite égalisation des gains d'un amplificateur optique de puissance.
D'autre part, il arrive parfois que le défaut périodique créé dans le coeur de la fibre ne présente pas une symétrie de révolution. Dans ce cas, la fonction de filtrage obtenue devient dépendante de l'état de polarisation de la lumière.
La présente invention permet de pallier les inconvénients précités car elle propose un réseau à longues périodes dans une fibre optique, destiné à permettre la réalisation d'un filtre à couplage de modes très précis et dont le fonctionnement ne dépend pas de la polarisation de la lumière. Le réseau à longues périodes selon l'invention est plus particulièrement caractérisé en ce qu'il présente des variations périodiques du diamètre de la fibre optique et une symétrie de révolution.
Un autre objet de l'invention se rapporte à un procédé de fabrication du réseau à longues périodes selon l'invention. Ce procédé de fabrication est particulièrement caractérisé par un procédé de fusionétirage. Grâce à ce procédé, les résultats obtenus ne dépendent pas des conditions opératoires, la fibre optique est étirée point par point selon des courbes obéissant à des lois de variation prédéterminées.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de fusion-étirage est réalisé sur une fibre optique présentant un profil à deux gaines internes déprimées. Cette structure de fibre permet de favoriser un couplage entre le mode fondamental du coeur de la fibre et un mode particulier de la structure de gaine sans être gêné par des fuites engendrées par la présence d'autres modes.
De plus, contrairement aux réseaux classiques de la technique antérieure, non seulement les modes de propagation du coeur de la fibre optique sont modifiés, mais aussi ceux de la gaine. Ces modifications sont dues aux variations du diamètre de la fibre, c'est-à- dire aux variations des diamètres de coeur et de gaine.
Les variations de diamètre de la fibre ne dépendent pas des conditions opératoires du procédé de fabrication du réseau, elles sont calculées et réalisées de manière très précise selon le procédé de fusion-étirage. Par conséquent, les longueurs d'ondes de filtrage des filtres obtenus sont identiques aux longueurs d'ondes de filtrages théoriques calculées. Le réseau selon l'invention permet donc de réaliser un filtrage fiable et très précis.
D'autre part, le réseau selon l'invention étant réalisé de manière uniforme, par fusion-étirage, il présente une symétrie de révolution si bien que la fonction de filtrage associée est indépendante de la polarisation de la lumière.
Enfin, le réseau selon l'invention est facilement identifiable étant donné qu'il ne présente pas une surface lisse comme les réseaux classiques, mais une surface légèrement ondulée.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description donnée à titre d'exemple illustratif et faite en référence aux figures annexées qui représentent:
- la figure 1, un schéma d'une vue en coupe d'une fibre optique comportant un réseau selon l'invention,
- la figure 2, un schéma d'une courbe de gain d'un amplificateur optique de puissance,
- la figure 3, des courbes représentant les différentes constantes de couplage entre le mode fondamental et d'autres modes d'une fibre optique classique, en fonction du rayon de cette-dernière,
- la figure 4, des courbes de transmission d'un réseau selon l'invention réalisé dans une fibre optique classique, chaque courbe correspondant à un nombre déterminé de périodes du réseau,
- la figure 5, un schéma d'une structure de fibre optique adaptée à la réalisation d'un réseau selon l'invention,
- la figure 6, des courbes représentant les différentes constantes de couplage entre le mode fondamental et d'autres modes d'une fibre optique présentant une structure du type de celle de la figure 5, en fonction du rayon de cette fibre,
- les figures 7A et 7B, des courbes de transmission d'un réseau selon l'invention, réalisé dans une fibre optique présentant une structure du type de celle de la figure 5, les courbes étant obtenues respectivement par le calcul et expérimentalement,
- la figure 8, différentes courbes de transmission d'un réseau selon l'invention correspondant chacune à un nombre de périodes déterminé
- la figure 9, différentes courbes de transmission d'un autre réseau selon l'invention correspondant chacune à un nombre de périodes déterminé.
Une vue en coupe dans le sens de la longueur, d'une fibre optique 10 comportant un réseau à longues périodes selon l'invention est schématisée sur la figure 1. Le réseau comprend des variations périodiques du diamètre de la fibre 10, c'est à dire des variations périodiques des diamètres de la gaine 11 et du coeur 12 de la fibre. Le diamètre de la fibre optique 10 est donc compris entre une valeur maximale Dmax et une valeur minimale Dmin. La valeur maximale Dmax du diamètre correspond au diamètre de la fibre non déformée. Le diamètre des fibres optiques est normalisé. La fibre normalisée choisie pour réaliser le réseau selon l'invention présente par exemple un diamètre Dmax égal à 125 pm.
Les variations croissantes et décroissantes du diamètre de la fibre obéissent à des lois de variation qui sont sensiblement rectilignes. Par conséquent, les déformations périodiques créées dans la fibre optique 10 forment sensiblement des créneaux et la forme globale du réseau se rapproche de celle d'une sinusoïde.
La valeur du diamètre minimum Dmin de la fibre est de préférence comprise entre 100 et 124 Zm. Par conséquent, la profondeur du réseau est comprise entre 25 et 1 Clam. La période P du réseau, c'est-à-dire la distance séparant deux valeurs identiques successives du diamètre D de la fibre 10, est comprise entre 150 > m et lmm.
La profondeur du réseau est reliée au nombre de périodes P du réseau. En effet, moins le réseau comporte de périodes P, plus il doit être profond pour permettre un découplage de la puissance lumineuse traversant le réseau.
De plus, dans une fibre optique classique, selon la valeur de la période P, les accords de phase ne se feront pas entre les mêmes modes de propagation de la fibre. Le tableau ci-dessous rassemble les différentes valeurs de périodes P du réseau selon les accords de phase que l'on désire réaliser.
Figure img00060001
<tb>
Accords <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et <SEP> 1 <SEP> et
<tb> entre <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8 <SEP> 9
<tb> modes
<tb> période <SEP> 442,8 <SEP> 403,5 <SEP> 351,9 <SEP> 325,6 <SEP> 298,8 <SEP> 252,0 <SEP> 216,9 <SEP> 198,8
<tb> réseau
<tb> <SEP> ( m)
<tb>
Enfin, la longueur L du réseau est comprise entre 1 mm et quelques centimètres. De manière avantageuse, le réseau selon l'invention présente une symétrie de révolution si bien que son fonctionnement ne dépend pas de la polarisation de la lumière.
Un réseau à longues périodes selon l'invention permet notamment de réaliser un filtre à couplage de mode destiné à être utilisé pour égaliser les gains des amplificateurs optiques de puissance. Pour cela, le fonctionnement du filtre consiste à transférer de la puissance lumineuse, issue de l'amplificateur, du mode fondamental LPO1 du coeur de la fibre vers l'extérieur, c'est-à-dire vers un autre mode de la gaine de la fibre. La puissance transmise par l'amplificateur optique est donc limitée puisqu'elle est en partie absorbée par la structure de gaine de la fibre. Dans ce cas, le couplage de modes doit être distribué sur toute la longueur L du réseau à longues périodes.
Le filtre à couplage de modes réalisé à partir d'un réseau selon l'invention est placé dans l'amplificateur optique de puissance. Lorsqu'il faut filtrer à différentes longueurs d'ondes, il est possible de placer en série, c'est à dire bout à bout, plusieurs réseaux selon l'invention dans l'amplificateur. Dans ce cas, chaque réseau possède une période, une profondeur et un nombre de périodes qui lui sont propres.
Une courbe de gain Ca d'un amplificateur optique de puissance, est schématisée en traits pleins sur la figure 2. L'amplificateur est par exemple un amplificateur à fibre dopée à l'erbium. Le gain de cet amplificateur présente en général un maximum à une longueur d'onde B1 égale à 1532 nm et un autre maximum aux alentours de 1550 nm.
Pour compenser la courbe de gain Ca d'un tel amplificateur, un premier filtre à couplage de modes
F1, réalisé à partir d'un réseau selon l'invention, doit donc agir à B1 = 1532 nm, alors qu'un deuxième filtre F2 à couplage de modes doit agir aux alentours de 1550 nm.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le premier filtre F1 présente une bande fine, pour compenser la courbe de gain Ca de l'amplificateur qui est étroite dans la zone située autour de 1532 nm, et permet d'atténuer de 7 dB la puissance transmise. En revanche, le deuxième filtre F2 présente de préférence une bande large, car la courbe Ca de l'amplificateur est étalée dans la zone située autour de 1550 nm, et il permet d'atténuer de 2 dB la puissance transmise.
Les paramètres et caractéristiques d'un réseau selon l'invention sont déterminés au moment de sa fabrication, selon la nature du filtre à réaliser, c'est-à-dire selon l'allure de la courbe de gain de l'amplificateur dans lequel sera inséré le réseau.
De manière avantageuse, le réseau selon l'invention est réalisé par un procédé simple et rapide de fusionétirage d'une fibre optique. Le procédé de fusionétirage est par exemple mis en oeuvre au moyen du dispositif décrit dans la demande de brevet EP - A 0 714 861 ou alors au moyen d'un arc électrique. Ce procédé de fusion-étirage permet de réaliser un réseau en quelques minutes seulement.
L'arc électrique permet de réaliser un réseau dont la période est supérieure à sa largeur, c'est à dire à la longueur de fibre minimum qu'il met en fusion. Cette largeur est généralement supérieure à 0,5 mm. En revanche, les réseaux comportant des périodes inférieures ne peuvent être fabriqués à l'arc électrique. Dans ce cas, c'est le dispositif revendiqué dans la demande de brevet EP - A - 0 714 861 qui permet de réaliser des réseaux de périodes supérieures ou égales à 100 ssm.
Ce dispositif comprend un moyen de chauffage, des moyens de déplacement de la fibre optique pilotés par un premier calculateur, et un deuxième calculateur comprenant un programme d'exécution des étapes du procédé de fusion-étirage et destiné à fournir des données au premier calculateur pour que ce-dernier puisse asservir la position de chacun des moyens de déplacement. Le moyen de chauffage est constitué par un four comportant un chalumeau et une source laser à CO2.
Dans une fibre optique classique, pour effectuer un couplage entre le mode fondamental LPO1 du coeur de la fibre et le mode LPO5 de la gaine, la période du réseau doit être de l'ordre de 325,6 clam. Ainsi, dans ce cas, une partie de la puissance lumineuse est transférée du mode fondamental LPO1 vers le mode LPO5.
La figure 3 représente des courbes illustrant les différentes constantes de couplage entre le mode fondamental et d'autres modes dans une fibre optique classique, en fonction des variations du rayon de cette-dernière. Ces courbes concernent uniquement les modes LPOn qui sont des modes centrés et dont la propagation et les couplages sont indépendants de l'état de polarisation de la lumière dans la fibre.
Cette figure démontre qu'il n'y a aucun couplage LPO1
LPOn qui soit nettement plus important que les autres.
Par conséquent, il apparaît très difficile de réaliser un dispositif mettant en jeu le mode fondamental de la fibre et un mode unique de la structure de gaine de la fibre classique.
La figure 4 représente des courbes de transmissions C1 à C7 d'un réseau selon l'invention réalisé dans une fibre optique classique. La longueur d'onde de filtrage théorique de ce réseau est prévue à 1,54ssm. Les courbes C1 à C7 correspondent à des réseaux comprenant respectivement 5, 10, 15, 20, 25, 30 et 35 périodes.
Les résultats obtenus expérimentalement correspondent à des filtres accordés au mieux à 1,548 ssm et dont la longueur d'onde d'accord dépend du nombre de périodes du réseau. En effet, lorsque le réseau comprend 35 périodes (courbe C7), la longueur d'onde de filtrage résultante est égale à 1,548 Zm alors que lorsqu'il comprend 20 périodes (courbe C4), la longueur d'onde de filtrage est décalée vers 1,549 ssm. Ce décalage de la longueur d'onde de filtrage en fonction du nombre de périodes est lié au nombre important de modes de propagation mis en jeu dans une fibre classique.
Par conséquent lorsqu'un réseau est réalisé dans une fibre optique classique, aucun mode ne se comporte de manière particulière et le couplage entre les deux modes choisis, par exemple entre LPO1 et LPO5, est perturbé par la présence des autres modes. Cette perturbation entraîne un léger décalage de la longueur d'onde de filtrage expérimentale par rapport à la longueur d'onde de filtrage calculée.
Le réseau selon l'invention est donc de préférence réalisé dans une fibre optique présentant une structure particulière pour permettre un couplage sélectif entre le mode fondamental LPO1 de la fibre et un des modes
LPOn de la structure de gaine de la fibre. Pour pouvoir réaliser des dispositifs mettant en jeu le mode LPO1 et un mode LPOn, et un seul, de la structure de gaine, il est nécessaire de satisfaire les conditions suivantes:
- la fibre doit favoriser un couplage important entre ces deux modes,
- la fibre doit présenter des couplages beaucoup plus faibles entre le mode LPO1 et tous les autres modes,
- la fibre doit présenter une atténuation du mode
LPOn suffisamment faible pour qu'il puisse se propager sur la longueur du dispositif à réaliser, et enfin
- la fibre doit permettre d'éviter toute excitation ou propagation des modes non centrés LPmn de façon à éviter les problèmes liés à la polarisation de la lumière.
Pour satisfaire ces conditions, la fibre optique doit donc présenter un profil particulier.
Dans un premier temps, la nécessité d'un couplage important entre les deux modes sélectionnés conduit à utiliser une fibre possédant une gaine optique interne déprimée d'indice inférieur à celui de la gaine externe en silice.
De plus, pour éviter la propagation des modes non centrés, une solution consiste à utiliser une fibre optique présentant une structure de coeur à deux couches.
Cependant ces deux types de structures ne sont pas satisfaisantes car elles entrainent des pertes par courbures très élevées du mode fondamental.
De préférence, la fibre optique adaptée à la réalisation d'un réseau selon l'invention, permettant de satisfaire toutes les conditions précédemment énumérées, présente un profil à deux gaines internes déprimées. Une telle fibre permet d'obtenir un filtre à couplage de modes très précis et présentant de bonnes performances car le couplage entre les deux modes n'est pas perturbé par des fuites susceptibles d'apparaître du fait de la présence d'autres modes dans la gaine de la fibre.
Un schéma d'un profil de fibre optique adaptée à la réalisation d'un réseau selon l'invention est représenté sur la figure 5. Les deux gaines internes possèdent toutes les deux des indices de réfractions n2 et n4 inférieurs à celui no de la gaine extérieure en silice. L'indice nl du coeur, quant à lui, est bien supérieur à ceux des différentes couches formant la structure de gaine. Les rayons et indices de réfraction du coeur et des différentes couches formant la structure de gaine sont déterminés de sorte que les conditions précédentes soient satisfaites.
Pour cela, la fibre optique comporte une gaine extérieure en silice de rayon RO égal à 62,5m et d'indice de réfraction nO; un coeur de rayon R1 compris entre 1,3 et 2pm et d'indice nl supérieur à nO d'une valeur comprise entre 0,015 et 0,025; une première gaine interne de rayon R2 de l'ordre de 6pm et d'indice n2 inférieur à nO d'une valeur comprise entre 0,0025 et 0,003; une deuxième gaine interne de rayon R4 compris entre 22,5 et 28pm et d'indice n4 inférieur à nO d'une valeur comprise entre 0,003 et 0,004; et enfin une couche intermédiaire de rayon R3 compris entre 12,5 et 15pm et d'indice sensiblement égal à nO permettant de séparer les deux gaines internes.
Deux fibres optiques ont été réalisées selon ce type de profil. Une première fibre référencée A par la suite a été réalisée pour favoriser un couplage entre les modes LPO1 et LP05, tandis qu'une deuxième fibre référencée B par la suite a été réalisée pour permettre un couplage aussi élevé que possible entre ces deux modes LPO1 et LP05.
La structure de la fibre A est la suivante:
- coeur : nl=n0+0,023 R1=1,7Zm
- première gaine interne : n2=n0-0,0029 R2=6m ;
- couche intermédiaire : n3=n0+0,0001 R3=15m;
- deuxième gaine interne : n4=n0-0,0035 R4=27,5m
nO étant l'indice de la silice composant la gaine extérieure de rayon RO=62,5pm.
La structure de la deuxième fibre B est la suivante:
- coeur : nl=n0+0,019 R1=1,5pm;
- première gaine interne ; n2=n0-0,0029 R2=6pm;
- couche intermédiaire : n3=n0 R3=12,5ssm;
- deuxième gaine interne : n4=n0-0,0035 R4=22,6m;
nO étant l'indice de la silice constituant la gaine extérieure de rayon RO=62,5pm
La figure 6 illustre les constantes de couplage entre le mode fondamental LPO1 et les modes LP05, LP08,
LPO9 de la structure de gaine de la fibre B. Le mode LP05 a un coefficient de couplage avec le mode LPO1 nettement supérieur aux autres modes. D'autre part, ce mode LP05 est peu couplé avec les autres modes.
Les figures 7A et 7B représentent des courbes de transmission d'un réseau selon l'invention réalisé dans la fibre A, les courbes étant respectivement obtenues par le calcul et expérimentalement. Ces courbes de transmission correspondent à un filtre fin dont la longueur d'onde de filtrage X1 est centrée sur 1532 nm.
Pour réaliser un filtre présentant ces caractéristiques, la profondeur du réseau, la longueur des périodes et leur nombre est calculé. Dans l'exemple de la figure 7A, le diamètre maximum Dmax de la fibre est de 125 Am et le diamètre minimum Dmin est de 120 Clam. Les périodes sont réalisées par exemple sur une longueur égale à 200 Am. Le pourcentage de la puissance lumineuse transférée du mode LPO1 vers le mode LP05, c'est-à-dire le rendement du filtre, dépend notamment du nombre de périodes du réseau. Ce nombre peut varier entre 1 et 500. Dans l'exemple de la figure 7A, du fait que le réseau soit peu profond, un grand nombre de périodes est nécessaire pour réaliser un filtre fin présentant de bonnes performances et notamment une atténuation suffisante. Pour cela, le nombre de périodes est égal à 186 et la longueur du réseau est égale à 37,2 mm.
La figure 7B représente une courbe de transmission, obtenue expérimentalement, à partir d'un filtre à couplage de modes réalisé par fusion-étirage de la fibre A aux mêmes dimensions que celles qui ont été précédemment calculées. Cette courbe est identique à la courbe calculée de la figure 7A, la longueur d'onde de filtrage B1 est centrée sur 1532 nm et aucun décalage n'est visible par rapport aux valeurs calculées. En conséquence, le réseau selon l'invention permet d'élaborer un filtre à couplage de modes possédant une fonction de filtrage d'une très grande précision.
La figure 8 représente des courbes de transmission C1 à C9 d'un filtre à couplage de modes réalisé à partir d'un autre réseau selon l'invention. Chaque courbe de transmission correspond à un nombre de périodes particulier du réseau. Dans cet exemple, le réseau présente un diamètre maximum Dmax égal à 125 > m et un diamètre minimum Dmin égal à 120 Am soit une profondeur de réseau de 5pm. La longueur des périodes est égale à 325,6 > m. Ce réseau est réalisé sur une fibre optique présentant un profil semblable à celui de la figure 5 et permet un transfert de puissance lumineuse du mode fondamental LPO1 du coeur vers le mode LP05 de la structure de gaine de la fibre. Enfin, dans cet exemple le réseau est réalisé sur une longueur comprise entre 1 et 8,5 mm selon le nombre de périodes.
Ces courbes C1 à C9 démontrent en outre que la largeur du filtre est inversement proportionnelle au nombre de périodes du réseau. En effet, plus le nombre de périodes augmente, plus la courbe de transmission du filtre s'affine. Ainsi, la largeur de la courbe C9, correspondant à un filtre obtenu à partir d'un réseau comprenant 26 périodes, est une fois et demi plus étroite que la largeur de la courbe C6 correspondant à un filtre obtenu à partir d'un réseau comprenant 18 périodes. Les courbes C1 à C9 correspondent à des réseaux comprenant respectivement 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24 et 26 périodes. Dans cet exemple le filtre à couplage de modes obtenu permet de filtrer la longueur d'onde de 1540 nm.
La figure 9 représente d'autres courbes de transmission C1 à Cîl obtenues pour un filtre à couplage de modes créé à partir d'un autre réseau selon l'invention. Dans cet exemple, le réseau présente un diamètre maximum Dmax égal à 125pm et un diamètre minimum Dmin égal à 115clam, soit une profondeur de lO > m.
La longueur des périodes est égale à 345,1 m. Le réseau est réalisé dans une fibre présentant le profil à deux gaines internes déprimées et permet un transfert de puissance lumineuse du mode fondamental LPO1 du coeur de la fibre vers le mode LP05 de la structure de gaine.
L'atténuation et la largeur de la courbe de transmission du réseau dépendent du nombre de périodes de ce réseau. Dans cet exemple, les courbes C1 à C11 correspondent à des réseaux comprenant respectivement 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 et 11 périodes et présentant une longueur respectivement égale à 0,35 mm; 0,69mm; lmm; 1,38mm; 1,72mm; 2,07mm; 2,4lmm; 2,76 mm; 3,1 mm; 3,45 mm et 3,79 mm. La longueur d'onde de filtrage associée à ce réseau est égale à 1540 nm.
Les exemples qui viennent d'être décrits sont purement illustratifs et l'invention ne se limite pas à ces modes de réalisation particuliers. En effet, les caractéristiques d'un réseau à réaliser sont multiples et sont adaptées aux caractéristiques de l'amplificateur optique de puissance pour lequel il est destiné.

Claims (10)

REVENDICATION8
1. Réseau à longues périodes dans une fibre optique (10), destiné à permettre la réalisation de filtres à couplage de modes, caractérisé en ce qu'il présente des variations périodiques du diamètre (D) de la fibre optique (10) et une symétrie de révolution.
2. Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la période (P) du réseau est comprise entre 150 Am et 1 mm.
3. Réseau selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le diamètre maximum (Dmax) de la fibre optique (10) est égal à 125 pm et en ce que le diamètre minimum (Dmin) est compris entre 100 et 124 m.
4. Réseau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le nombre de périodes est compris entre 1 et 500.
5. Réseau selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il présente une longueur comprise entre 1 mm et quelques centimètres.
6. Procédé de fabrication d'un réseau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à faire de la fusion-étirage sur la fibre optique (10).
7. Procédé de fabrication d'un réseau selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fusionétirage est réalisée au moyen d'un arc électrique.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fusion-étirage est réalisée au moyen d'un dispositif comprenant un moyen de chauffage, des moyens de déplacement de la fibre pilotés par un premier calculateur, et un deuxième calculateur comprenant un programme d'exécution des étapes du procédé de fusionétirage et fournissant des données au premier calculateur pour asservir la position de chacun des moyens de déplacement.
9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la fusion-étirage est réalisée sur une fibre optique présentant un profil à deux gaines internes déprimées.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la fusion-étirage est réalisée sur une fibre optique comportant:
-une gaine extérieure en silice d'indice de réfraction nO et de rayon RO égal à 62,5pu,
-un coeur d'indice nl supérieur à nO d'une valeur comprise entre 0,015 et 0,025 et de rayon R1 compris entre 1,3 et 2m,
-une première gaine interne d'indice n2 inférieur à nO d'une valeur comprise entre 0,0025 et 0,003 et de rayon R2 de l'ordre de 6pm,
-une deuxième gaine interne d'indice n4 inférieur à nO d'une valeur comprise entre 0,003 et 0,004 et de rayon R4 compris entre 22,5 et 28pu,
lesdites première et deuxième gaines internes étant séparées l'une de l'autre par une couche intermédiaire d'indice n3 sensiblement égal à nO et de rayon R3 compris entre 12,5 et 15tam.
FR9709437A 1997-07-24 1997-07-24 Reseau a longues periodes dans une fibre optique et procede de fabrication Expired - Fee Related FR2766584B1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9709437A FR2766584B1 (fr) 1997-07-24 1997-07-24 Reseau a longues periodes dans une fibre optique et procede de fabrication
CA002243864A CA2243864C (fr) 1997-07-24 1998-07-22 Procede de fabrication de reseaux a longs pas dans les fibres optiques
US09/120,836 US6130974A (en) 1997-07-24 1998-07-22 Long-interval grating in an optical fiber and manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9709437A FR2766584B1 (fr) 1997-07-24 1997-07-24 Reseau a longues periodes dans une fibre optique et procede de fabrication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2766584A1 true FR2766584A1 (fr) 1999-01-29
FR2766584B1 FR2766584B1 (fr) 1999-10-08

Family

ID=9509594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9709437A Expired - Fee Related FR2766584B1 (fr) 1997-07-24 1997-07-24 Reseau a longues periodes dans une fibre optique et procede de fabrication

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6130974A (fr)
CA (1) CA2243864C (fr)
FR (1) FR2766584B1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012084050A1 (fr) * 2010-12-23 2012-06-28 Prysmian S.P.A. Fibre optique monomode à faible perte de macrocourbure
US9315411B2 (en) 2010-12-23 2016-04-19 Prysmian S.P.A. Method of manufacturing an optical fibre glass preform

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100274075B1 (ko) * 1998-05-09 2001-01-15 서원석 광섬유 격자 및 이를 이용한 광섬유 소자
US6832023B1 (en) 2000-05-19 2004-12-14 Georgia Tech Research Corporation Optical fiber gratings with azimuthal refractive index perturbation, method of fabrication, and devices for tuning, attenuating, switching, and modulating optical signals
US7352967B1 (en) * 2000-06-21 2008-04-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Data transmission system
US6832025B2 (en) * 2001-07-02 2004-12-14 Jds Uniphase Corporation Fiber bragg grating fabrication method
US7177510B2 (en) * 2004-08-09 2007-02-13 Fitel Usa Corp. Polarization insensitive microbend fiber gratings and devices using the same
US7486858B2 (en) * 2007-05-16 2009-02-03 Furukawa Electric North America, Inc. Systems and methods for creating localized refractive index modulations in an optical fiber
DE102011114586A1 (de) * 2011-09-30 2013-04-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Modenfilter mit Brechzahlmodifikation
US11585976B2 (en) * 2021-04-01 2023-02-21 Saudi Arabian Oil Company Optical fiber with corrugations

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3891302A (en) * 1973-09-28 1975-06-24 Western Electric Co Method of filtering modes in optical waveguides
EP0307228A2 (fr) * 1987-09-09 1989-03-15 Corning Glass Works Fibre monomode ou à nombre de modes restreint
US5411566A (en) * 1994-06-08 1995-05-02 At&T Corp. Optical fiber spatial mode converter using periodic core deformation
EP0736784A2 (fr) * 1995-04-04 1996-10-09 Nortel Networks Corporation Méthode de production de filtres d'encoches optiques

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2727437B1 (fr) * 1994-11-28 1997-01-31 Rivoallan Loic Procede de fabrication de fibres etirees selon un profil predetermine
US5825041A (en) * 1997-03-14 1998-10-20 Loctite Corporation System for optical curing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3891302A (en) * 1973-09-28 1975-06-24 Western Electric Co Method of filtering modes in optical waveguides
EP0307228A2 (fr) * 1987-09-09 1989-03-15 Corning Glass Works Fibre monomode ou à nombre de modes restreint
US5411566A (en) * 1994-06-08 1995-05-02 At&T Corp. Optical fiber spatial mode converter using periodic core deformation
EP0736784A2 (fr) * 1995-04-04 1996-10-09 Nortel Networks Corporation Méthode de production de filtres d'encoches optiques

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAO-XIANG SHI ET AL: "MODE CONVERSION BASED ON THE PERIODIC COUPLING BY A REFLECTIVE FIBER GRATING", OPTICS LETTERS, vol. 17, no. 23, 1 December 1992 (1992-12-01), pages 1655 - 1657, XP000321008 *
HEWLETT S J ET AL: "CLADDING-MODE COUPLING CHARACTERISTICS OF BRAGG GRATINGS IN DEPRESSED-CLADDING FIBRE", ELECTRONICS LETTERS, vol. 31, no. 10, 11 May 1995 (1995-05-11), pages 820 - 822, XP000518311 *
MARCUSE D ET AL: "MODE CONVERSION CAUSED BY DIAMETER CHAGES OF A ROUND DIELECTRIC WAVEGUIDE", BELL SYSTEM TECHNICAL JOURNAL, vol. 48, no. 10, 1 December 1969 (1969-12-01), pages 3217 - 3232, XP000565191 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012084050A1 (fr) * 2010-12-23 2012-06-28 Prysmian S.P.A. Fibre optique monomode à faible perte de macrocourbure
CN103380389A (zh) * 2010-12-23 2013-10-30 普睿司曼股份公司 低宏弯曲损耗单模光纤
US9279935B2 (en) 2010-12-23 2016-03-08 Prysmian S.P.A. Low macrobending loss single-mode optical fibre
US9315411B2 (en) 2010-12-23 2016-04-19 Prysmian S.P.A. Method of manufacturing an optical fibre glass preform

Also Published As

Publication number Publication date
CA2243864C (fr) 2004-10-12
CA2243864A1 (fr) 1999-01-24
US6130974A (en) 2000-10-10
FR2766584B1 (fr) 1999-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1482606B1 (fr) Fibre optique pour amplification ou pour émission laser
FR2779238A1 (fr) Fibre optique filtrante a profil de photosensibilite modifie
EP1326105B1 (fr) Coupleur optique pour pompe multimode
US20020044739A1 (en) Resonant optical filters
EP0713115A1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;un module cylindrique de fibres optiques
EP0106752A1 (fr) Procédé de fabrication de guides d&#39;ondes lumineuses
CA2243864C (fr) Procede de fabrication de reseaux a longs pas dans les fibres optiques
EP0793124B1 (fr) Filtre obtenu par inscription d&#39;un réseau de Bragg dans une fibre optique
EP1022595A1 (fr) Guide optique filtrant à inclinaison et à chirp linéaire
FR2523316A1 (fr) Fibre optique a quadruple gaine
EP0962790B1 (fr) Fibre optique filtrante courte
EP0677758B1 (fr) Système optique pour coupler une fibre à mode circulaire et un phototransducteur à mode elliptique et son procédé de fabrication
FR2728355A1 (fr) Methode de fabrication d&#39;un commutateur optique du type a chemin de guide d&#39;ondes
FR2834400A1 (fr) Filtre optique et procede de filtrage
FR3027411A1 (fr) Fibre optique pour reseau de bragg sur fibre
EP0916977A1 (fr) Demultiplexeur à réponse spectrale carree
WO2013131877A1 (fr) Dispositif de conversion du profil spatial transverse d&#39;intensite d&#39;un faisceau lumineux, utilisant de preference une fibre optique microstructuree
FR2774179A1 (fr) Fibre photosensible
FR2768232A1 (fr) Procede de fabrication d&#39;un composant optique integre comprenant un guide d&#39;onde epais couple a un guide d&#39;onde mince
EP1538469B1 (fr) Guide optique photosensible
WO2004057390A1 (fr) Element de couplage en optique integree comportant un reseau realise dans une gaine et son procede de realisation
FR2779237A1 (fr) Guide optique filtrant a inclinaison et a chirp lineaire
EP1327898A1 (fr) Fibre optique à profil d&#39;indice complexe en forme d&#39;anneaux
EP1291685B1 (fr) Fibre à changement continu de dispersion chromatique
EP1380863A1 (fr) Filtre optique basé sur une fibre optique avec réseau de Bragg incliné

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20130329