EP1497683A2 - Optical filter device employing a programmable diffractive element and the corresponding spatial spectral band router and chromatic dispersion compensation device - Google Patents

Optical filter device employing a programmable diffractive element and the corresponding spatial spectral band router and chromatic dispersion compensation device

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Publication number
EP1497683A2
EP1497683A2 EP03747157A EP03747157A EP1497683A2 EP 1497683 A2 EP1497683 A2 EP 1497683A2 EP 03747157 A EP03747157 A EP 03747157A EP 03747157 A EP03747157 A EP 03747157A EP 1497683 A2 EP1497683 A2 EP 1497683A2
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EP
European Patent Office
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optical
fiber
diffractive element
fibers
output
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03747157A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Louis De Bougrenet De La Tocnaye
Bruno Fracasso
Mustapha Razzak
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Optogone
Optogone SA
Original Assignee
Optogone
Optogone SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

Definitions

  • Optical filtering device using a programmable diffractive element, spatial router for spectral bands and corresponding chromatic dispersion compensation device.
  • the field of the invention is that of telecommunications by optical fibers. More specifically, the invention relates to a technique for producing tunable optical filters, in particular used in the design of devices for routing spectral bands and compensating for chromatic dispersion.
  • the spectral band routing and chromatic dispersion compensation functions are of particular importance in the implementation of next generation optical communication networks.
  • the routing of spectral bands is essential to share a source with multiple wavelengths between the "hub office” (in French, “concentrator” or “multi-repeater”) of a service provider and a content provider, as described in the article by CF Lam et al. entitled “Programmable optical multicasting in a region: metro area network using a wavelength selective optical cross-connect” (in French “Selective optical diffusion programmable in a region: metropolitan network implementing a selective optical connection device in wavelength” ), Proc. ECOC 01 Amsterdam, October 2001, pages 614-615.
  • several techniques for routing spectral bands are known, and in particular that proposed in the article by JK Rhee et al.
  • This solution has the drawback of requiring the use of two distinct optical elements, namely first of all a fixed diffractive optic carrying out a demultiplexing operation, then a spatial light modulator, which performs a spatial filtering operation.
  • the routing device designed according to such a technique is therefore not very compact.
  • the use of several distinct optical elements tends to increase the losses affecting the light signal, and therefore to decrease the overall efficiency of the routing device thus produced.
  • Another drawback of this device is that it does not allow precise adjustment of the width and the spectral selectivity of the different channels.
  • chromatic dispersion compensation is a very important feature of new generation optical communication networks *, particularly when the transmission rates envisaged are higher than lOGbits / s, as explained by N. Srikant in " Broadband dispersion and dispersion slope compensation in high bit rate and ultra haul system "(in French” Broadband dispersion, and compensation for dispersion slope in a very long distance broadband system "), OFC 2001, TuHl-1. It will be recalled that the problem of chromatic dispersion results from the fact that each light pulse comprises multiple wavelengths, each of these wavelengths having different propagation characteristics in the medium considered.
  • the object of the invention is in particular to satisfy this need and to overcome the various drawbacks of the techniques of the prior art.
  • an objective of the invention is to provide a technique for selecting variable spectral bands and filtering spectral band tunable in wavelength.
  • the invention also aims to provide such a technique which can be advantageously used for the design of devices for routing spectral bands and / or chromatic dispersion compensation.
  • the invention also aims to propose such a routing technique using a reduced number of optical elements compared to the techniques of the prior art.
  • Yet another object of the invention is to provide an adaptive chromatic dispersion compensation technique, which can be applied to spectral bands of variable chromatic dispersions.
  • such a device comprises means for transferring, to at least one of said output optical fibers, at least one spectral band of at least one signal with multiple wavelengths incident by at least one of said fibers optical input, said transfer means implementing at least one programmable diffractive element situated in an intermediate plane between the said optical fiber (s) and the optical fiber (s).
  • the invention proposes a completely new and inventive approach to the selection and filtering of spectral bands.
  • the invention is based in particular on the exploitation of the chromatic dependence characteristics of a programmable diffractive element. It therefore advantageously makes it possible to select any spectral band, centered on a wavelength ⁇ ; any incident signal at multiple wavelengths, and transfer it to any optical fiber output from the filter device thus formed, by adequate programming of the programmable diffractive element.
  • the invention therefore makes it possible, unlike the techniques of the prior art, to make an adaptive selection of spectral bands varying in width and in wavelength, allowing the design of a filter. spectral band tunable in wavelength.
  • the filtering device of the invention also has the advantage, compared to techniques known from the prior art, of being compact and simple, since it only requires the use of an optical element, to know a programmable diffractive element. The use of such a device is particularly flexible and adaptable according to the characteristics of the incident signal and the filtering which it is desired to achieve.
  • such a device comprises programming means making it possible to modify, in at least one direction, the spatial period of a pattern of said programmable diffractive element.
  • said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element so that it has a spatial period P in said at least one direction, so that a spectral band centered on a given wavelength ⁇ ⁇ is diffracted in said at least one direction by said diffractive element programmable at an angle ⁇ ; predetermined such as sin & ⁇ - ⁇ * ***, where k is an integer.
  • said programming means bring to said spatial period P a disturbance equivalent to a variation less than the size of a pixel of said programmable diffractive element.
  • said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element so that it has a spatial period P comprising: - at least one sub-period comprising N ] pixels; at least one sub-period comprising N 2 pixels, where N ] and N 2 are two distinct integers.
  • such a device comprises a matrix of at least two optical output fibers each constituting a spectral filter.
  • the location in space of said output optical fibers is predetermined as a function of a filtering function to be performed.
  • the arrangement of the optical fibers within the output matrix is therefore not arbitrary; it is preferably not regular.
  • the output fibers thus constitute a physical filter of the signals returned by the programmable diffractive element.
  • the size of the core of said output optical fibers is predetermined as a function of a filtering function to be performed.
  • the size of the core of the output fibers also conditions the bandwidth of the spectral filter that they produce.
  • said output optical fibers are located on at least one isochromatism circle.
  • said diffractive element is a programmable digital hologram.
  • said programmable digital hologram is displayed on a spatial light modulator with amplitude or phase modulation levels, said levels being continuous or quantified.
  • said spatial light modulator can be associated with at least one fixed diffractive element.
  • a device comprises a coUimator lens, said diffractive element acts in reflection and is situated in the image focal plane of said coUimator lens, and said at least one input optical fiber and output are located in the focal plane object of said coUimatrice lens, so as to form an optical assembly in free space type 4-f folded.
  • such a device comprises two collimating lenses, called first and second lenses respectively, said diffractive element is located in the image focal plane of said first lens and in the focal plane object of said second lens, said at least one input optical fiber is located in the object focal plane of said first lens, and said at least one output optical fiber is located in the image focal plane of said second lens, so as to form a montage 4-f free space optics.
  • such a device comprises a matrix of at least two optical output fibers, each of said fibers being characterized by its position relative to the optical axis of said device, so that said device constitutes a battery of at least two filters tunable, and it includes holographic adjustment means of the spectral selectivity of each of said filters, as a function of said position relative to the optical axis of said corresponding output optical fiber.
  • said output optical fibers are single-mode fibers.
  • At least one of said monomode fibers has at least one lens at its end, so as to form a lensed monomode fiber.
  • said lens comprises at least one section of fiber with an index gradient reported by assembly and fracture.
  • said lens further comprises a section of silica fiber between said single-mode fiber and said section of fiber with an index gradient reported by assembly and fracture.
  • such a device comprises means for adjusting a filtering mask applied to at least one of said wavelengths.
  • said filtering template is superimposed on said programmable diffractive element.
  • a windowing function is superimposed on the diffractive element.
  • said filtering template is included in said programmable diffractive element.
  • the corrective window is then part of the digital hologram.
  • the invention also relates to a spectral band router comprising at least one optical device as described above, the said device or devices comprising at least two optical output fibers.
  • said diffractive element is dynamically configurable so as to route at least two distinct spectral bands of at least one incident signal, respectively to separate optical fibers of output F j .
  • said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element, so that said element programmable diffractive has, in said at least one direction, a spatial period P corresponding to the combination of a plurality of spatial periods P bathwhere each of said spatial periods P, is such that, when said programmable diffractive element has said spatial period P. , a spectral band centered on ⁇ , is transferred to said output optical fiber F ..
  • said output optical fibers are located on an isochromatism circle, so that the routing of said spectral bands is carried out at constant bandwidth.
  • the invention also relates to a chromatic dispersion compensation device, comprising an optical device as described above.
  • At least one of said output optical fibers is connected to at least one section of fiber with negative chromatic compensation.
  • said sections of fiber with negative chromatic compensation have a reflecting end.
  • said output optical fibers are located on an isochromatism circle.
  • said output optical fibers are located on at least two distinct isochromatism circles.
  • said section of optical fiber with negative chromatic compensation is connected, by a first end, to a first output optical fiber, and, by a second end, to a second optical fiber of exit.
  • said first and second optical output fibers are two diametrically opposite fibers of an isochromatism circle.
  • FIG. 1 presents a block diagram of an optical filtering device according to the invention, which can be applied for example to the routing of spectral bands or to the compensation of chromatic dispersion;
  • FIG. 2 illustrates the results of measurement of the passband of the various filters of the device of FIG. 1;
  • Figure 3 shows two examples of patterns of the programmable diffractive element of the device of Figure 1;
  • FIG. 4 illustrates the coupling intensity in an optical fiber output from the device of the invention, as a function of the wavelength, with the two examples of patterns in FIG. 3;
  • FIG. 1 presents a block diagram of an optical filtering device according to the invention, which can be applied for example to the routing of spectral bands or to the compensation of chromatic dispersion;
  • FIG. 2 illustrates the results of measurement of the passband of the various filters of the device of FIG. 1;
  • Figure 3 shows two examples of patterns of the programmable diffractive element of the device of Figure 1;
  • FIG. 4 illustrates the coupling intensity in an optical fiber output
  • FIG. 5 illustrates the bandwidth of a filter of the device of FIG. 1, as a function of the number of pixels per period of the programmable diffractive element;
  • FIG. 6 shows an example of positioning the output optical fibers relative to the optical axis of the device of the invention;
  • FIG. 7 shows an example of routing of spectral bands from the optical filtering device of the invention
  • Figures 8a and 8b illustrate, in the form of result curves, the routing operation of Figure 7
  • - Figures 9 and 10 illustrate a first alternative embodiment of a chromatic compensation device of the invention, comprising an optical filtering device of Figure 1, and implementing sections of negatively compensated fibers having one end reflective
  • - Figure 11 shows a second alternative embodiment of a chromatic compensation device according to the invention, comprising an optical filtering device of Figure 1, and implementing sections of negatively compensated fibers connected on two output fibers symmetric diffraction order.
  • the general principle of the invention is based on the implementation of a periodic diffractive element (of the phase grating type) or of a thin digital hologram, used for the deflection of an incident light beam, and which is advantageously exploited.
  • chromatic dependence in order to achieve a tunable filtering device. It also relies on the use of an output fiber matrix which constitutes a physical filter, by the size of their core, and their positions in space.
  • an embodiment of an optical filtering device of the invention is presented, allowing an adaptive selection of spectral bands.
  • a double diffraction imaging assembly 1 (also called assembly 4-f) comprising: a programmable digital hologram 2; - an input optical fiber 3; a matrix 4 of optical fibers at output; a coUimator lens 5.
  • the programmable digital hologram 2 is located in the Fourier plane (2f), that is to say in the focal plane of the coUimator lens 5.
  • the matrix 4 of optical fibers at output is disposed in the focal plane of the coUimatrice lens 5, symmetrically with the digital hologram 2, as shown in FIG. 1.
  • the operating principle of the assembly of FIG. 1 consists in exploiting the chromatic dependence of the periodic diffractive element 2 (which can for example be a phase grating or a thin digital hologram), when the latter is used for the deflection d 'an incident beam through the input optical fiber 3.
  • the periodic diffractive element 2 which can for example be a phase grating or a thin digital hologram
  • This signal 6 comprises a plurality of distinct components of respective wavelengths ⁇ , where i varies from 1 to N.
  • Le device of FIG. 1 makes it possible to select any spectral band of this signal 6, centered for example on a wavelength ⁇ 2 , and to transfer it to any one of the optical fibers of the output matrix 4.
  • this diffraction angle is given, as a function of the central wavelength of the spectral band considered and of the spatial period of hologram 2, by the following lattice relation, valid for a signal at normal incidence on diffractive element 2:
  • ⁇ , P, ⁇ , and k are respectively the central wavelength of the selected spectral band, the spatial period of the grating 2, the angle and the order of diffraction.
  • M .. ⁇ P cos ⁇ (2) ⁇ and ⁇ are respectively the chromatic and angular dispersions of the diffractive element 2. It will be noted that the angular dispersion ⁇ is greater for the small spatial periods d of the network 2 (that is ie for the large spatial frequencies of the diffractive element 2).
  • the output fibers of the matrix 4 constitute a plurality of spectral band filters.
  • These fibers 4 can be conventional single-mode fibers and / or fibers with an extended core.
  • the output fibers of the matrix 4 are characterized by their position relative to the optical axis 8 of the device of FIG. 1.
  • the rate of injection of a signal into an optical fiber depends on the following relation:
  • w r represents the width of the incident beam (or “waist”, in French “col")
  • w 0 represents the width of the fiber mode
  • ⁇ represents the distance between the center of the incident optical beam and the center of the core fiber, also called misalignment.
  • the width of the passband of the various filters of the filtering device of FIG. 1 will therefore depend on the position of the corresponding optical fiber output from the matrix 4, located more or less far from the optical axis 8 of the system, and of the value of ⁇ for a given wavelength. This dependence is illustrated by the experimental results in FIG. 2, which show that the further the optical fiber output considered is from the optical axis of the system ("Out # 14"), the narrower the bandwidth of the corresponding filter .
  • the principle of the device of FIG. 1 consists, in order to produce wavelength tunable filters from the optical fibers output from the matrix 4, in passing the wavelength spectrum of the incident signal 6 in front of the optical fiber output selected 7.
  • the device 1 Given the small size of the core of the output fiber 7 (typically of the order of 10 ⁇ m), the device 1 must allow sub-micron movements of the beam in front of the optical fiber 7, so as to allow fine-tune the bandwidth of the corresponding filter.
  • N is the number of pixels used per period of the array in the dimension i.
  • N is the number of pixels used per period of the array in the dimension i.
  • the deflection angle ⁇ can be a priori modified by a variation of the two adjustment parameters which are the wavelength ⁇ and the average number of pixels per spatial period N,:
  • the pattern G j of the diffractive element 2 is characterized by a number of pixels N, by for a given wavelength ⁇ . (Recall that denotes the size of a pixel of the diffractive element 2).
  • the pattern G 2 of the diffractive element 2 is produced by the periodic sequence of -? N, + 1 pixels in the direction i, comprising sl sub-periods containing N,
  • the corresponding angular difference between the two patterns G, and G 2 of the diffractive grating 2 is therefore equal to: ⁇ iG ⁇ iG - - ⁇ (6)
  • the output optical fiber 7 then becomes a band filter, centered on a wavelength ⁇ ⁇ . This wavelength ⁇ j is offset from the corresponding central wavelength ⁇ , previously obtained with the pattern G ] .
  • a single-mode fiber array is used to design the matrix 4 of optical output fibers, a battery of tunable filters is thus produced.
  • the spectral selectivity of each of these tunable filters is a function of the offset of the corresponding output optical fiber relative to the optical axis of the system.
  • w denotes the "waist” (or in French the collar) of the mode of the output optical fiber 7 considered.
  • the curve of FIG. 5 illustrates the evolution of the passband of a tunable filter of the invention, as a function of the number of pixels per spatial period of the programmable diffractive element 2.
  • the filter template can be adjusted (in terms of uniformity and slope), by superimposing a windowing function on the network displayed on the programmable diffractive element.
  • a windowing function on the network displayed on the programmable diffractive element.
  • optical fibers output from the matrix 4 is an important parameter in the design of the device 1 of the invention. Indeed, as stated above, these optical fibers play the role of spectral filters, the width of the passband of which is notably a function of the size of the core of the fiber.
  • these optical fibers consist of conventional single-mode fibers, at the end of which a section of fiber with an index gradient, and possibly a section of fiber made of silica, is brought together by fracture and fracture, in order to produce a fiber single-core extended mode optics.
  • optical fibers have the advantage of allowing mode diameters ranging from less than 5 ⁇ m to several tens of microns, while retaining the properties of a single-mode fiber.
  • These output optical fibers can be arranged, within the matrix 4, in accordance with the diagram of FIG. 6.
  • the matrix 4 comprises 7 optical output fibers 12, which are distributed over two isochromatism circles respectively referenced 10 and
  • All the optical fibers 12 located on the same isochromatism circle are located at the same distance from the optical axis 8 of the system: they therefore constitute tunable filters of the same spectral band.
  • FIG. 7 an example of application of the filtering technique described above in relation to FIGS. 1 to 6, in the production of a routing device.
  • the device 1 can be supplemented, in a variant of the invention, to perform, in addition to the filtering function described above, a function of routing allowing the realization of selector-router filters of spectral bands.
  • This variant embodiment advantageously exploits the property of digital holograms of being able to address several fibers simultaneously.
  • a fiber 71 constitutes a spectral band filter centered on a wavelength ⁇ j
  • a second fiber 72 constitutes a spectral band filter centered on a wavelength ⁇ j.
  • the functionalities of the routing device are of course not limited to the simple permutation of two spectral bands, but are extended to all the routing operations which can be carried out given an incident signal with multiple wavelengths ⁇ ,, and a plurality of output optical fibers.
  • the pattern RI is slightly modified (using an associated pseudo-period RI ') so as to shift the spectrum to the left (that is to say in the direction of the decreasing wavelengths) , according to the arrow referenced 73 in FIG. 7.
  • the incident spectral band on the fiber referenced 71 is shifted in wavelength, so that it is now centered on ⁇ 2 .
  • the pattern R2 is slightly modified (using an associated pseudo-period R2 ′), so as to shift the spectrum to the right (that is to say in the direction of increasing wavelengths), according to the arrow referenced 74 in Figure 7.
  • FIGS. 8a and 8b show the curves representative of the losses in the optical output fibers 71 and 72, as a function of the wavelength, respectively for the hologram configurations H and H '.
  • the optical fibers leaving the matrix 4 of the filtering device 1, operating as spectral band filters are connected to sections of special fibers with negative chromatic compensation. These fiber sections can have different characteristics in terms of slopes or spectral bands.
  • the value of the chromatic compensation induced by such fiber sections is determined by their length, as explained in the article by M. Hirano et al. entitled “Dispersion compensating fiber over 140 nm bandwidth” (in French “Compensation fiber for bandwidth dispersion greater than 140 nm”), ECOC October 2001.
  • Figures 9 and 10 illustrate a first alternative embodiment of a chromatic dispersion compensation device, in which the compensating fiber sections 20, 21 and 22 are used as mirrors.
  • the filtering device 1 of the invention being designed according to a 4-f type arrangement, perfect imaging is obtained in the plane of the matrix 4 of output fibers (which coincides with the plane of the "waist", or neck, w 0 ), and the fibers can then be used as a mirror without loss of information.
  • the signal After a path in the dispersion compensation fiber 20 for example, and reflection at the end 23 of this, the signal is back propagated and follows the reverse optical path to recombine in the output fiber 24 with the signals having followed other routes, that is to say borrowed from other sections 21 or 22 of dispersion-compensated fiber.
  • Such an output fiber 24 corresponds to the input fiber referenced 3 of the device of FIG. 1.
  • the principle described above allows the realization of an adaptive variable compensation.
  • the device of FIG. 9 has the advantage of automatically recombining the signals after compensation in the fiber sections 20 to 22, without the need to implement an additional recombination device.
  • filters of the same spectral width are used, by selecting output optical fibers 30, 31 and 32 located on the same isochromatism circle 11.
  • the modular parameters correspond to choice of the spectral band, which is determined by the configuration of the hologram 2 used, and of the value of the compensation, determined by the choice of an optical fiber 30, 31 or 32 in the output plane.
  • FIG. 10 shows a third alternative embodiment of the chromatic dispersion compensation device of the invention, which makes it possible to avoid back-propagation of the signal in the optical fibers leaving the matrix 4, and therefore the processing of the sections of dispersion compensated fibers at their ends.
  • a section of dispersion-compensated fiber 42 is connected, by each of its ends, to two output optical fibers referenced 40 and 41 located on the same isochromatism circle 11.
  • These two optical fibers 40 and 41, diametrically opposite on the isochromatism circle 11, correspond to two symmetrical orders of diffraction of the programmable digital hologram 2 of the device 1 of the invention.
  • Such a configuration corresponds for example to the case of a holographic system with binary phase level.
  • the assembly of FIG. 11 requires a good balancing of the 2 optical paths, from the input fiber 24 to the output optical fiber 41 on the one hand, and from the output optical fiber 40 to the input fiber 24 d on the other hand, in reverse. However, the error induced by an imbalance of these two optical paths remains low compared to the chromatic dispersion compensation provided by the fiber referenced 42.

Abstract

The invention relates to an optical filter device comprising at least one input optical fibre and at least one output optical fibre. According to the invention, one such device comprises means of transferring at least one spectral band with at least one signal with multiple incident wavelengths to at least one of the aforementioned output optical fibres by means of at least one of said input optical fibres. The above-mentioned transfer means employ at least one programmable diffractive element which is located on an optical path between the input optical fibre(s) and the output optical fibre(s). The invention also relates to a spectral band router and a chromatic dispersion compensation device employing one such filter device.

Description

Dispositif optique de filtrage mettant en œuvre un élément diffractif programmable, routeur spatial de bandes spectrales et dispositif de compensation de dispersion chromatique correspondants. Optical filtering device using a programmable diffractive element, spatial router for spectral bands and corresponding chromatic dispersion compensation device.
Le domaine de l'invention est celui des télécommunications par fibres optiques. Plus précisément, l'invention concerne une technique de réalisation de filtres optiques accordables, notamment utilisés dans la conception de dispositifs de routage de bandes spectrales et de compensation de dispersion chromatique.The field of the invention is that of telecommunications by optical fibers. More specifically, the invention relates to a technique for producing tunable optical filters, in particular used in the design of devices for routing spectral bands and compensating for chromatic dispersion.
Les fonctions de routage de bandes spectrales et de compensation de dispersion chromatique revêtent une importance particulière dans la mise en œuvre de réseaux de communication optiques de nouvelle génération.The spectral band routing and chromatic dispersion compensation functions are of particular importance in the implementation of next generation optical communication networks.
Ainsi, par exemple, le routage de bandes spectrales est indispensable pour partager une source à multiples longueurs d'ondes entre le "hub office" (en français, "concentrateur" ou "multi-répéteur") d'un prestataire de services et un fournisseur de contenu, ainsi que décrit dans l'article de C. F. Lam et al. intitulé "Programmable optical multicasting in a région : métro area network using a wavelength sélective optical cross-connect" (en français "Diffusion sélective optique programmable dans une région : réseau métropolitain mettant en œuvre un dispositif de connexion optique sélectif en longueur d'ondes"), Proc. ECOC 01 Amsterdam, Octobre 2001, pages 614-615. On connaît à ce jour plusieurs techniques de routage de bandes spectrales, et notamment celle proposée dans l'article de J. K. Rhee et al. intitulé "Variable pass-band optical add-drop multiplexer using wavelength sélective switch" (en français "multiplexeur d'insertion-extraction optique passe-bande variable, mettant en œuvre un commutateur sélectif en longueur d'onde"), Proc. ECOC 01 Amsterdam, Octobre 2001 , pages 550-551. Cette solution, proposée pour implanter des commutateurs sélectifs en longueur d'onde ou des multiplexeurs d'insertion-extraction à bandes spectrales variables, repose sur une configuration d'optique en espace libre, mettant en œuvre des modulateurs spatiaux à cristal liquide. Cette solution permet la réalisation de filtres à profil plat sur une large bande spectrale et un filtrage continu entre canaux adjacents. Les canaux sont tout d'abord démultiplexés grâce à une optique diffractive fixe, puis imagés sur un modulateur spatial de lumière (MSL), qui joue le rôle de filtre spatial de longueurs d'onde. La largeur et la sélectivité du canal sont déterminées par le nombre de pixels ou groupes de pixels activés. Les différents canaux sont ensuite recombinés par processus inverse.Thus, for example, the routing of spectral bands is essential to share a source with multiple wavelengths between the "hub office" (in French, "concentrator" or "multi-repeater") of a service provider and a content provider, as described in the article by CF Lam et al. entitled "Programmable optical multicasting in a region: metro area network using a wavelength selective optical cross-connect" (in French "Selective optical diffusion programmable in a region: metropolitan network implementing a selective optical connection device in wavelength" ), Proc. ECOC 01 Amsterdam, October 2001, pages 614-615. To date, several techniques for routing spectral bands are known, and in particular that proposed in the article by JK Rhee et al. entitled "Variable pass-band optical add-drop multiplexer using wavelength selective switch" (in French "optical insertion-extraction multiplexer bandpass variable, implementing a selective wavelength switch"), Proc. ECOC 01 Amsterdam, October 2001, pages 550-551. This solution, proposed to install selective wavelength switches or insertion-extraction multiplexers with variable spectral bands, is based on a free-space optical configuration, using liquid crystal space modulators. This solution allows the production of flat profile filters over a wide spectral band and continuous filtering between adjacent channels. The channels are first demultiplexed using fixed diffractive optics, then imaged on a spatial light modulator (MSL), which acts as a spatial wavelength filter. The width and selectivity of the channel is determined by the number of pixels or groups of pixels activated. The different channels are then recombined by reverse process.
Cette solution a pour inconvénient de nécessiter la mise en œuvre de deux éléments optiques distincts, à savoir tout d'abord une optique diffractive fixe réalisant une opération de démultiplexage, puis un modulateur spatial de lumière, qui réalise une opération de filtrage spatial.This solution has the drawback of requiring the use of two distinct optical elements, namely first of all a fixed diffractive optic carrying out a demultiplexing operation, then a spatial light modulator, which performs a spatial filtering operation.
Le dispositif de routage conçu selon une telle technique est donc peu compact. En outre, l'utilisation de plusieurs éléments optiques distincts tend à accroître les pertes affectant le signal lumineux, et donc à diminuer le rendement global du dispositif de routage ainsi réalisé.The routing device designed according to such a technique is therefore not very compact. In addition, the use of several distinct optical elements tends to increase the losses affecting the light signal, and therefore to decrease the overall efficiency of the routing device thus produced.
Un autre inconvénient de ce dispositif est qu'il ne permet pas de régler avec précision la largeur et la sélectivité spectrale des différents canaux.Another drawback of this device is that it does not allow precise adjustment of the width and the spectral selectivity of the different channels.
Comme la fonction de routage, la compensation de dispersion chromatique est une fonctionnalité très importante des réseaux de communication* optiques de nouvelle génération, notamment lorsque les débits de transmission envisagés sont supérieurs à lOGbits/s, ainsi qu'exposé par N. Srikant dans "Broadband dispersion and dispersion slope compensation in high bit rate and ultra haul system" (en français "Dispersion large bande, et compensation de la pente de dispersion dans un système à haut débit très longue distance"), OFC 2001 , TuHl-1. On rappelle que le problème de la dispersion chromatique résulte du fait que chaque impulsion lumineuse comprend de multiples longueurs d'ondes, chacune de ces longueurs d'ondes présentant des caractéristiques de propagation différentes dans le milieu considéré.Like the routing function, chromatic dispersion compensation is a very important feature of new generation optical communication networks *, particularly when the transmission rates envisaged are higher than lOGbits / s, as explained by N. Srikant in " Broadband dispersion and dispersion slope compensation in high bit rate and ultra haul system "(in French" Broadband dispersion, and compensation for dispersion slope in a very long distance broadband system "), OFC 2001, TuHl-1. It will be recalled that the problem of chromatic dispersion results from the fact that each light pulse comprises multiple wavelengths, each of these wavelengths having different propagation characteristics in the medium considered.
On connaît déjà plusieurs techniques de compensation de dispersion chromatique, qui reposent, pour certaines, sur l'utilisation de fibres à compensation négative, pour d'autres, sur des techniques basées sur l'excitation de modes de propagation d'ordres supérieurs (en anglais "High order modes"). On connaît également plusieurs techniques mettant en œuvre des fibres à base de réseaux de Bragg modulés (en anglais "chirped Bragg gratings"), ainsi que, plus récemment, des solutions utilisant une configuration en espace libre du type NIPA (marque déposée).Several chromatic dispersion compensation techniques are already known, some of which are based on the use of fibers with negative compensation, for others, on techniques based on the excitation of modes of propagation of higher orders (in English "High order modes"). Several techniques are also known using fibers based on modulated Bragg gratings (in English "chirped Bragg gratings"), as well as, more recently, solutions using a free space configuration of the NIPA (registered trademark) type.
Un inconvénient de ces différentes techniques de compensation de dispersion chromatique, qui s'appliquent principalement aux réseaux de transport, est qu'elles ne sont pas adaptatives : en d'autres termes, elles ne peuvent pas être appliquées à des bandes spectrales présentant des dispersions chromatiques variables.A disadvantage of these different chromatic dispersion compensation techniques, which mainly apply to transport networks, is that they are not adaptive: in other words, they cannot be applied to spectral bands exhibiting dispersions variable chromatic.
Il apparaît donc nécessaire, tant dans le domaine du routage de bandes spectrales que dans celui de la compensation de dispersion chromatique, de concevoir une technique de sélection adaptative de bandes spectrales variables. L'invention a notamment pour objectif de satisfaire ce besoin et de pallier les différents inconvénients des techniques de l'art antérieur.It therefore appears necessary, both in the field of spectral band routing and in that of chromatic dispersion compensation, to devise an adaptive selection technique for variable spectral bands. The object of the invention is in particular to satisfy this need and to overcome the various drawbacks of the techniques of the prior art.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique de sélection de bandes spectrales variables et de filtrage de bande spectrale accordable en longueur d'onde. - L'invention a encore pour objectif de fournir une telle technique qui puisse être avantageusement utilisée pour la conception de dispositifs de routage de bandes spectrales et/ou de compensation de dispersion chromatique.More specifically, an objective of the invention is to provide a technique for selecting variable spectral bands and filtering spectral band tunable in wavelength. - The invention also aims to provide such a technique which can be advantageously used for the design of devices for routing spectral bands and / or chromatic dispersion compensation.
L'invention a également pour objectif de proposer une telle technique de routage mettant en œuvre un nombre d'éléments optiques réduit par rapport aux techniques de l'art antérieur.The invention also aims to propose such a routing technique using a reduced number of optical elements compared to the techniques of the prior art.
Encore un objectif de l'invention est de fournir une technique de compensation de dispersion chromatique adaptative, qui puisse être appliquée à des bandes spectrales de dispersions chromatiques variables. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un dispositif optique de filtrage comprenant au moins une fibre optique d'entrée et au moins une fibre optique de sortie.Yet another object of the invention is to provide an adaptive chromatic dispersion compensation technique, which can be applied to spectral bands of variable chromatic dispersions. These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved using an optical filtering device comprising at least one input optical fiber and at least one output optical fiber.
Selon l'invention, un tel dispositif comprend des moyens de transfert, vers au moins une desdites fibres optiques de sortie, d'au moins une bande spectrale d'au moins un signal à multiples longueurs d'onde incident par au moins une desdites fibres optiques d'entrée, lesdits moyens de transfert mettant en œuvre au moins un élément diffractif programmable situé dans un plan intermédiaire entre la ou lesdites fibres optiques d'entrée et la ou lesdites fibres optiques de sortie. Ainsi, l'invention propose une approche tout à fait nouvelle et inventive de sélection et de filtrage de bandes spectrales. En effet, l'invention repose notamment sur l'exploitation des caractéristiques de dépendance chromatique d'un élément diffractif programmable. Elle permet donc avantageusement de sélectionner une bande spectrale quelconque, centrée sur une longueur d'onde λ; quelconque d'un signal incident à multiples longueurs d'ondes, et de la transférer vers une fibre optique de sortie quelconque du dispositif de filtrage ainsi constitué, par programmation adéquate de l'élément diffractif programmable.According to the invention, such a device comprises means for transferring, to at least one of said output optical fibers, at least one spectral band of at least one signal with multiple wavelengths incident by at least one of said fibers optical input, said transfer means implementing at least one programmable diffractive element situated in an intermediate plane between the said optical fiber (s) and the optical fiber (s). Thus, the invention proposes a completely new and inventive approach to the selection and filtering of spectral bands. Indeed, the invention is based in particular on the exploitation of the chromatic dependence characteristics of a programmable diffractive element. It therefore advantageously makes it possible to select any spectral band, centered on a wavelength λ ; any incident signal at multiple wavelengths, and transfer it to any optical fiber output from the filter device thus formed, by adequate programming of the programmable diffractive element.
L'invention permet donc, contrairement aux techniques de l'art antérieur, de réaliser une sélection adaptative de bandes spectrales variables en largeur et en longueur d'onde, permettant la conception d'un filtre de. bande spectrale accordable en longueur d'onde. Le dispositif de filtrage de l'invention présente en outre l'avantage, par rapport aux techniques connues de l'art antérieur, d'être compact et simple, puisqu'il ne nécessite la mise en œuvre que d'un élément optique, à savoir un élément diffractif programmable. L'utilisation d'un tel dispositif est particulièrement souple et adaptable en fonction des caractéristiques du signal incident et du filtrage que l'on souhaite réaliser.The invention therefore makes it possible, unlike the techniques of the prior art, to make an adaptive selection of spectral bands varying in width and in wavelength, allowing the design of a filter. spectral band tunable in wavelength. The filtering device of the invention also has the advantage, compared to techniques known from the prior art, of being compact and simple, since it only requires the use of an optical element, to know a programmable diffractive element. The use of such a device is particularly flexible and adaptable according to the characteristics of the incident signal and the filtering which it is desired to achieve.
Avantageusement, un tel dispositif comprend des moyens de programmation permettant de modifier, dans au moins une direction, la période spatiale d'un motif dudit élément diffractif programmable. Préférentiellement, lesdits moyens de programmation permettent de configurer ledit élément diffractif programmable de façon qu'il présente une période spatiale P dans ladite au moins une direction, de sorte qu'une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde λ{ donnée soit diffractée dans ladite au moins une direction par ledit élément diffractif programmable selon un angle θ; prédéterminé tel que sin&≈-^**** , où k est un nombre entier.Advantageously, such a device comprises programming means making it possible to modify, in at least one direction, the spatial period of a pattern of said programmable diffractive element. Preferably, said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element so that it has a spatial period P in said at least one direction, so that a spectral band centered on a given wavelength λ { is diffracted in said at least one direction by said diffractive element programmable at an angle θ ; predetermined such as sin & ≈- ^ * ***, where k is an integer.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits moyens de programmation apportent à ladite période spatiale P une perturbation équivalente à une variation inférieure à la taille d'un pixel dudit élément diffractif programmable.According to an advantageous characteristic of the invention, said programming means bring to said spatial period P a disturbance equivalent to a variation less than the size of a pixel of said programmable diffractive element.
On peut ainsi obtenir une variation infinitésimale de la période du réseau.One can thus obtain an infinitesimal variation of the period of the network.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdits moyens de programmation permettent de configurer ledit élément diffractif programmable de façon qu'il présente une période spatiale P comprenant : - au moins une sous-période comprenant N] pixels ; au moins une sous-période comprenant N2 pixels, où N] et N2 sont deux nombres entiers distincts.According to an advantageous embodiment of the invention, said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element so that it has a spatial period P comprising: - at least one sub-period comprising N ] pixels; at least one sub-period comprising N 2 pixels, where N ] and N 2 are two distinct integers.
Préférentiellement, un tel dispositif comprend une matrice d'au moins deux fibres optiques de sortie constituant chacune un filtre- spectral. Avantageusement, la localisation dans l'espace desdites fibres optiques de sortie est prédéterminée en fonction d'une fonction de filtrage à réaliser.Preferably, such a device comprises a matrix of at least two optical output fibers each constituting a spectral filter. Advantageously, the location in space of said output optical fibers is predetermined as a function of a filtering function to be performed.
La disposition des fibres optiques au sein de la matrice de sortie n'est donc pas quelconque ; elle est de préférence non régulière. Les fibres de sortie constituent ainsi un filtre physique des signaux renvoyés par l'élément diffractif programmable.The arrangement of the optical fibers within the output matrix is therefore not arbitrary; it is preferably not regular. The output fibers thus constitute a physical filter of the signals returned by the programmable diffractive element.
De façon avantageuse, la taille du cœur desdites fibres optiques de sortie est prédéterminée en fonction d'une fonction de filtrage à réaliser.Advantageously, the size of the core of said output optical fibers is predetermined as a function of a filtering function to be performed.
En effet, la taille du cœur des fibres de sortie conditionne également la bande passante du filtre spectral qu'elles réalisent. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, lesdites fibres optiques de sortie sont situées sur au moins un cercle d'isochromatisme.Indeed, the size of the core of the output fibers also conditions the bandwidth of the spectral filter that they produce. According to an advantageous characteristic of the invention, said output optical fibers are located on at least one isochromatism circle.
Selon une première variante de réalisation avantageuse de l'invention, ledit élément diffractif est un hologramme numérique programmable. Avantageusement, ledit hologramme numérique programmable est affiché sur un modulateur spatial de lumière à niveaux de modulation d'amplitude ou de phase, lesdits niveaux étant continus ou quantifiés.According to a first advantageous alternative embodiment of the invention, said diffractive element is a programmable digital hologram. Advantageously, said programmable digital hologram is displayed on a spatial light modulator with amplitude or phase modulation levels, said levels being continuous or quantified.
De façon préférentielle, ledit modulateur spatial de lumière peut être associé à au moins un élément diffractif fixe. Selon un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, un tel dispositif comprend une lentille coUimatrice, ledit élément diffractif agit en réflexion et est situé dans le plan focal image de ladite lentille coUimatrice, et lesdites au moins une fibre optique d'entrée et de sortie sont situées dans le plan focal objet de ladite lentille coUimatrice, de façon à former un montage d'optique en espace libre de type 4-f replié.Preferably, said spatial light modulator can be associated with at least one fixed diffractive element. According to a first advantageous embodiment of the invention, such a device comprises a coUimator lens, said diffractive element acts in reflection and is situated in the image focal plane of said coUimator lens, and said at least one input optical fiber and output are located in the focal plane object of said coUimatrice lens, so as to form an optical assembly in free space type 4-f folded.
Selon un deuxième mode de réalisation avantageux de l'invention, un tel dispositif comprend deux lentilles collimatrices, appelées respectivement première et deuxième lentilles, ledit élément diffractif est situé dans le plan focal image de ladite première lentille et dans le plan focal objet de ladite deuxième lentille, ladite au moins une fibre optique d'entrée est située dans le plan focal objet de ladite première lentille, et ladite au moins une fibre optique de sortie est située dans le plan focal image de ladite deuxième lentille, de façon à former un montage d'optique en espace libre de type 4-f.According to a second advantageous embodiment of the invention, such a device comprises two collimating lenses, called first and second lenses respectively, said diffractive element is located in the image focal plane of said first lens and in the focal plane object of said second lens, said at least one input optical fiber is located in the object focal plane of said first lens, and said at least one output optical fiber is located in the image focal plane of said second lens, so as to form a montage 4-f free space optics.
Avantageusement, un tel dispositif comprend une matrice d'au moins deux fibres optiques de sortie, chacune desdites fibres étant caractérisée par sa position par rapport à l'axe optique dudit dispositif, de façon que ledit dispositif constitue une batterie d'au moins deux filtres accordables, et il comprend des moyens d'ajustement holographiques de la sélectivité spectrale de chacun desdits filtres, en fonction de ladite position par rapport à l'axe optique de ladite fibre optique de sortie correspondante. De façon avantageuse, lesdites fibres optiques de sortie sont des fibres monomodes.Advantageously, such a device comprises a matrix of at least two optical output fibers, each of said fibers being characterized by its position relative to the optical axis of said device, so that said device constitutes a battery of at least two filters tunable, and it includes holographic adjustment means of the spectral selectivity of each of said filters, as a function of said position relative to the optical axis of said corresponding output optical fiber. Advantageously, said output optical fibers are single-mode fibers.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, au moins une desdites fibres monomodes présente au moins une lentille en son extrémité, de façon à former une fibre monomode lentillée.According to an advantageous characteristic of the invention, at least one of said monomode fibers has at least one lens at its end, so as to form a lensed monomode fiber.
Préférentiellement, ladite lentille comprend au moins un tronçon de fibre à gradient d'indice rapporté par assemblage et fracture.Preferably, said lens comprises at least one section of fiber with an index gradient reported by assembly and fracture.
De manière préférentielle, ladite lentille comprend en outre un tronçon de fibre en silice entre ladite fibre monomode et ledit tronçon de fibre à gradient d'indice rapporté par assemblage et fracture.Preferably, said lens further comprises a section of silica fiber between said single-mode fiber and said section of fiber with an index gradient reported by assembly and fracture.
Avantageusement, un tel dispositif comprend des moyens de réglage d'un gabarit de filtrage appliqué à au moins une desdites longueurs d'onde.Advantageously, such a device comprises means for adjusting a filtering mask applied to at least one of said wavelengths.
De façon avantageuse, ledit gabarit de filtrage est superposé audit élément diffractif programmable. Ainsi, une fonction de fenêtrage est superposée à l'élément diffractif.Advantageously, said filtering template is superimposed on said programmable diffractive element. Thus, a windowing function is superimposed on the diffractive element.
L'action d'une telle fonction de fenêtrage est un désaccord spatial du mode incident sur la fibre, se répercutant sur la sélectivité en longueur d'onde de cette dernière.The action of such a windowing function is a spatial disagreement of the incident mode on the fiber, which has repercussions on the wavelength selectivity of the latter.
Selon une variante avantageuse, ledit gabarit de filtrage est inclus dans ledit élément diffractif programmable .According to an advantageous variant, said filtering template is included in said programmable diffractive element.
La fenêtre correctrice fait alors partie de l'hologramme numérique.The corrective window is then part of the digital hologram.
L'invention concerne également un routeur de bandes spectrales comprenant au moins un dispositif optique tel que décrit précédemment, le ou lesdits dispositifs comprenant au moins deux fibres optiques de sortie. Préférentiellement, dans un tel routeur de bandes spectrales selon l'invention, ledit élément diffractif est configurable dynamiquement de façon à router au moins deux bandes spectrales distinctes d'au moins un signal incident, respectivement vers des fibres optiques de sortie Fj distinctes.The invention also relates to a spectral band router comprising at least one optical device as described above, the said device or devices comprising at least two optical output fibers. Preferably, in such a spectral band router according to the invention, said diffractive element is dynamically configurable so as to route at least two distinct spectral bands of at least one incident signal, respectively to separate optical fibers of output F j .
Avantageusement, lesdits moyens de programmation permettent de configurer ledit élément diffractif programmable, de façon que ledit élément diffractif programmable présente, dans ladite au moins une direction, une période spatiale P correspondant à la combinaison d'une pluralité de périodes spatiales P„ où chacune desdites périodes spatiales P, est telle que, lorsque ledit élément diffractif programmable présente ladite période spatiale P., une bande spectrale centrée sur λ, est transférée vers ladite fibre optique de sortie F..Advantageously, said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element, so that said element programmable diffractive has, in said at least one direction, a spatial period P corresponding to the combination of a plurality of spatial periods P „where each of said spatial periods P, is such that, when said programmable diffractive element has said spatial period P. , a spectral band centered on λ, is transferred to said output optical fiber F ..
De manière préférentielle, lesdites fibres optiques de sortie sont situées sur un cercle d'isochromatisme, de façon que le routage desdites bandes spectrales s'effectue à bande passante constante.Preferably, said output optical fibers are located on an isochromatism circle, so that the routing of said spectral bands is carried out at constant bandwidth.
L'invention concerne aussi un dispositif de compensation de dispersion chromatique, comprenant un dispositif optique tel que décrit précédemment.The invention also relates to a chromatic dispersion compensation device, comprising an optical device as described above.
Préférentiellement, au moins une desdites fibres optiques de sortie est connectée à au moins un tronçon de fibre à compensation chromatique négative.Preferably, at least one of said output optical fibers is connected to at least one section of fiber with negative chromatic compensation.
Dans un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdits tronçons de fibre à compensation chromatique négative présentent une extrémité réfléchissante.In a first advantageous embodiment of the invention, said sections of fiber with negative chromatic compensation have a reflecting end.
Selon une première variante de réalisation de l'invention, lesdites fibres optiques de sortie sont situées sur un cercle d'isochromatisme.According to a first alternative embodiment of the invention, said output optical fibers are located on an isochromatism circle.
Selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, lesdites fibres optiques de sortie sont situées sur au moins deux cercles d'isochromatisme distincts.According to a second alternative embodiment of the invention, said output optical fibers are located on at least two distinct isochromatism circles.
Dans un deuxième mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit tronçon de fibre optique à compensation chromatique négative est connecté, par une première extrémité, à une première fibre optique de sortie, et, par une deuxième extrémité, à une deuxième fibre optique de sortie. Préférentiellement, lesdites première et deuxième fibres optiques de sortie sont deux fibres diamétralement opposées d'un cercle d'isochromatisme.In a second advantageous embodiment of the invention, said section of optical fiber with negative chromatic compensation is connected, by a first end, to a first output optical fiber, and, by a second end, to a second optical fiber of exit. Preferably, said first and second optical output fibers are two diametrically opposite fibers of an isochromatism circle.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 présente un synoptique d'un dispositif optique de filtrage selon l'invention, qui peut être appliqué par exemple au routage de bandes spectrales ou à la compensation de dispersion chromatique ; la figure 2 illustre des résultats de mesure de la bande passante des différents filtres du dispositif de la figure 1 ; la figure 3 présente deux exemples de motifs de l'élément diffractif programmable du dispositif de la figure 1 ; la figure 4 illustre l'intensité de couplage dans une fibre optique de sortie du dispositif de l'invention, en fonction de la longueur d'onde, avec les deux exemples de motifs de la figure 3 ; la figure 5 illustre la bande passante d'un filtre du dispositif de la figure 1 , en fonction du nombre de pixels par période de l'élément diffractif programmable ; la figure 6 présente un exemple de positionnement des fibres optiques de sortie par rapport à l'axe optique du dispositif de l'invention ; la figure 7 présente un exemple de routage de bandes spectrales à partir du dispositif optique de filtrage de l'invention ; les figures 8a et 8b illustrent, sous forme de courbes de résultats, l'opération de routage de la figure 7 ; - les figures 9 et 10 illustrent une première variante- de réalisation d'un dispositif de compensation chromatique de l'invention, comprenant un dispositif optique de filtrage de la figure 1, et mettant en œuvre des tronçons de fibres à compensation négative présentant une extrémité réfléchissante ; - la figure 11 présente une deuxième variante de réalisation d'un dispositif de compensation chromatique selon l'invention, comprenant un dispositif optique de filtrage de la figure 1 , et mettant en œuvre des tronçons de fibres à compensation négative connectées sur deux fibres de sortie d'ordre de diffraction symétrique. Le principe général de l'invention repose sur la mise en œuvre d'un élément diffractif périodique (du type réseau de phase) ou d'un hologramme numérique mince, utilisé pour la déflexion d'un faisceau lumineux incident, et dont on exploite avantageusement la dépendance chromatique, afin de réaliser un dispositif de filtrage accordable. Il repose également sur l'utilisation d'une matrice de fibres de sortie qui constituent un filtre physique, par la taille de leur cœur, et leurs positions dans l'espace.Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of a preferred embodiment, given by way of simple illustrative and nonlimiting example, and of the appended drawings, among which: FIG. 1 presents a block diagram of an optical filtering device according to the invention, which can be applied for example to the routing of spectral bands or to the compensation of chromatic dispersion; FIG. 2 illustrates the results of measurement of the passband of the various filters of the device of FIG. 1; Figure 3 shows two examples of patterns of the programmable diffractive element of the device of Figure 1; FIG. 4 illustrates the coupling intensity in an optical fiber output from the device of the invention, as a function of the wavelength, with the two examples of patterns in FIG. 3; FIG. 5 illustrates the bandwidth of a filter of the device of FIG. 1, as a function of the number of pixels per period of the programmable diffractive element; FIG. 6 shows an example of positioning the output optical fibers relative to the optical axis of the device of the invention; FIG. 7 shows an example of routing of spectral bands from the optical filtering device of the invention; Figures 8a and 8b illustrate, in the form of result curves, the routing operation of Figure 7; - Figures 9 and 10 illustrate a first alternative embodiment of a chromatic compensation device of the invention, comprising an optical filtering device of Figure 1, and implementing sections of negatively compensated fibers having one end reflective; - Figure 11 shows a second alternative embodiment of a chromatic compensation device according to the invention, comprising an optical filtering device of Figure 1, and implementing sections of negatively compensated fibers connected on two output fibers symmetric diffraction order. The general principle of the invention is based on the implementation of a periodic diffractive element (of the phase grating type) or of a thin digital hologram, used for the deflection of an incident light beam, and which is advantageously exploited. chromatic dependence, in order to achieve a tunable filtering device. It also relies on the use of an output fiber matrix which constitutes a physical filter, by the size of their core, and their positions in space.
On présente, en relation avec la figure 1 , un mode de réalisation d'un dispositif optique de filtrage de l'invention, permettant une sélection adaptative de bandes spectrales.Referring to FIG. 1, an embodiment of an optical filtering device of the invention is presented, allowing an adaptive selection of spectral bands.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on utilise un montage d'imagerie par double diffraction 1 (encore appelé montage 4-f) comprenant : un hologramme numérique programmable 2 ; - une fibre optique d'entrée 3 ; une matrice 4 de fibres optiques en sortie ; une lentille coUimatrice 5. L'hologramme numérique programmable 2 est situé dans le plan de Fourier (2f), c'est-à-dire dans le plan focal de la lentille coUimatrice 5.- La matrice 4 de fibres optiques en sortie est disposée dans le plan focal de la lentille coUimatrice 5, symétriquement à l'hologramme numérique 2, ainsi que représenté sur la figure 1.In a preferred embodiment of the invention, a double diffraction imaging assembly 1 (also called assembly 4-f) is used comprising: a programmable digital hologram 2; - an input optical fiber 3; a matrix 4 of optical fibers at output; a coUimator lens 5. The programmable digital hologram 2 is located in the Fourier plane (2f), that is to say in the focal plane of the coUimator lens 5.- The matrix 4 of optical fibers at output is disposed in the focal plane of the coUimatrice lens 5, symmetrically with the digital hologram 2, as shown in FIG. 1.
Le principe de fonctionnement du montage de la figure 1 consiste à exploiter la dépendance chromatique de l'élément diffractif périodique 2 (qui peut être par exemple un réseau de phase ou un hologramme numérique mince), lorsque celui-ci est utilisé pour la déflexion d'un faisceau incident par la fibre optique d'entrée 3.The operating principle of the assembly of FIG. 1 consists in exploiting the chromatic dependence of the periodic diffractive element 2 (which can for example be a phase grating or a thin digital hologram), when the latter is used for the deflection d 'an incident beam through the input optical fiber 3.
En d'autres termes, on considère le signal à multiples longueurs d'ondes 6, incident par la fibre optique d'entrée 3. Ce signal 6 comprend une pluralité de composantes distinctes de longueurs d'ondes respectives λ,, où i varie de 1 à N. Le dispositif de la figure 1 permet de sélectionner une bande spectrale quelconque de ce signal 6, centrée par exemple sur une longueur d'onde λ2, et de la transférer vers l'une quelconque des fibres optiques de la matrice de sortie 4. Dans l'exemple particulier de la figure 1 , on cherche à transférer cette bande spectrale vers la fibre optique de sortie référencée 7.In other words, we consider the signal with multiple wavelengths 6, incident by the input optical fiber 3. This signal 6 comprises a plurality of distinct components of respective wavelengths λ ,, where i varies from 1 to N. Le device of FIG. 1 makes it possible to select any spectral band of this signal 6, centered for example on a wavelength λ 2 , and to transfer it to any one of the optical fibers of the output matrix 4. In the 'particular example of Figure 1, we seek to transfer this spectral band to the output optical fiber referenced 7.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on se limite à l'étude des propriétés diffractives de l'hologramme 2 au premier ordre. Toutefois, les ordres supérieurs (bien que moins énergétiques que le premier ordre) peuvent également être utilisés car ils présentent l'avantage d'offrir une plus grande dispersion angulaire. L'adressage d'une fibre de sortie de la matrice 4 s'effectue en imposant l'angle de diffraction de la bande spectrale considérée par l'hologramme 2.In a preferred embodiment of the invention, we limit ourselves to the study of the diffractive properties of hologram 2 at first order. However, higher orders (although less energetic than the first order) can also be used because they have the advantage of offering greater angular dispersion. The addressing of an output fiber of the matrix 4 is carried out by imposing the diffraction angle of the spectral band considered by the hologram 2.
La valeur de cet angle de diffraction est donnée, en fonction de la longueur d'onde centrale de la bande spectrale considérée et de la période spatiale de l'hologramme 2, par la relation des réseaux suivante, valable pour un signal en incidence normale sur l'élément diffractif 2 :The value of this diffraction angle is given, as a function of the central wavelength of the spectral band considered and of the spatial period of hologram 2, by the following lattice relation, valid for a signal at normal incidence on diffractive element 2:
Esin0 = /cλ (1) λ, P, θ, et k sont respectivement la longueur d'onde centrale de la bande spectrale sélectionnée, la période spatiale du réseau 2, l'angle et l'ordre de diffraction. On en déduit, par dérivation, la dépendance chromatique du réseau diffractif 2 considéré :Esin0 = / cλ (1) λ, P, θ, and k are respectively the central wavelength of the selected spectral band, the spatial period of the grating 2, the angle and the order of diffraction. We deduce, by derivation, the chromatic dependence of the diffractive grating 2 considered:
M .. δλ P cosθ (2) δλ et δθ sont respectivement les dispersions chromatique et angulaire de l'élément diffractif 2. On notera que la dispersion angulaire δθ est plus grande pour les petites périodes spatiales d du réseau 2 (c'est-à-dire pour les grandes fréquences spatiales de l'élément diffractif 2).M .. δλ P cosθ (2) δλ and δθ are respectively the chromatic and angular dispersions of the diffractive element 2. It will be noted that the angular dispersion δθ is greater for the small spatial periods d of the network 2 (that is ie for the large spatial frequencies of the diffractive element 2).
Les fibres de sortie de la matrice 4, en fonction de leur ouverture numérique, constituent une pluralité de filtres de bandes spectrales. Ces fibres 4 peuvent être des fibres mono-modes classiques et/ou des fibres à cœur étendu. Ces aspects seront présentés plus en détail dans la suite du document.The output fibers of the matrix 4, as a function of their numerical aperture, constitute a plurality of spectral band filters. These fibers 4 can be conventional single-mode fibers and / or fibers with an extended core. These aspects will be presented in more detail later in the document.
Les fibres de sortie de la matrice 4 sont caractérisées par leur position par rapport à l'axe optique 8 du dispositif de la figure 1. Le taux d'injection d'un signal dans une fibre optique dépend de la relation suivante :The output fibers of the matrix 4 are characterized by their position relative to the optical axis 8 of the device of FIG. 1. The rate of injection of a signal into an optical fiber depends on the following relation:
T - ( APXZIÈL) mec 6r ,_ (3) T - (APXZIÈL) guy 6r , _ (3)
où wr représente la largeur du faisceau incident (ou "waist", en français "col"), w0 représente la largeur du mode de la fibre, et δ représente la distance entre le centre du faisceau optique incident et le centre du cœur de la fibre, encore appelé désalignement.where w r represents the width of the incident beam (or "waist", in French "col"), w 0 represents the width of the fiber mode, and δ represents the distance between the center of the incident optical beam and the center of the core fiber, also called misalignment.
La largeur de la bande passante des différents filtres du dispositif de filtrage de la figure 1 sera donc fonction de la position de la fibre optique de sortie correspondante de la matrice 4, située plus ou moins loin de l'axe optique 8 du système, et de la valeur de δ pour une longueur d'onde donnée. Cette dépendance est illustrée par les résultats expérimentaux de la figure 2, qui montrent que plus la fibre optique de sortie considérée est éloignée de l'axe optique du système ("Out #14"), et plus la bande passante du filtre correspondant est étroite.The width of the passband of the various filters of the filtering device of FIG. 1 will therefore depend on the position of the corresponding optical fiber output from the matrix 4, located more or less far from the optical axis 8 of the system, and of the value of δ for a given wavelength. This dependence is illustrated by the experimental results in FIG. 2, which show that the further the optical fiber output considered is from the optical axis of the system ("Out # 14"), the narrower the bandwidth of the corresponding filter .
Le principe du dispositif de la figure 1 consiste, pour réaliser des filtres accordables en longueur d'onde à partir des fibres optiques de sortie de la matrice 4, à faire défiler le spectre de longueurs d'ondes du signal incident 6 devant la fibre optique de sortie sélectionnée 7.The principle of the device of FIG. 1 consists, in order to produce wavelength tunable filters from the optical fibers output from the matrix 4, in passing the wavelength spectrum of the incident signal 6 in front of the optical fiber output selected 7.
Compte-tenu de la faible taille du cœur de la fibre de sortie 7 (typiquement de l'ordre de 10 μm), le dispositif 1 doit autoriser des déplacements sub- microniques du faisceau devant la fibre optique 7, de façon à permettre d'accorder avec précision la bande passante du filtre correspondant.Given the small size of the core of the output fiber 7 (typically of the order of 10 μm), the device 1 must allow sub-micron movements of the beam in front of the optical fiber 7, so as to allow fine-tune the bandwidth of the corresponding filter.
Ces déplacements sub-microniques sont avantageusement rendus possibles, dans le dispositif 1, par l'utilisation d'un hologramme numérique ou d'un réseau diffractif mince 2. Dans ces conditions, l'angle de déflexion du faisceau incident est déterminé par la résolution de l'élément diffractif 2, c'est-à- dire par la taille du plus petit élément de l'hologramme ou du réseau 2 ajustable indépendamment. Plus précisément, si p est la taille d'un pixel de l'élément diffractif 2, et en supposant une onde incidente plane, les angles de diffraction θ, (i=x,y dans la direction des abscisses et des ordonnées) de cette onde sur l'élément diffractif 2 sont donnés par l'équation (1) ci-dessus qui s'exprime sous la forme : sinθ, = -*•%*- (4)These sub-micron displacements are advantageously made possible, in the device 1, by the use of a digital hologram or of a thin diffractive grating 2. Under these conditions, the angle of deflection of the incident beam is determined by the resolution of the diffractive element 2, that is to say by the size of the smallest element of the hologram or of the network 2 independently adjustable. More precisely, if p is the size of a pixel of the diffractive element 2, and assuming a plane incident wave, the diffraction angles θ, (i = x, y in the direction of the abscissas and ordinates) of this wave on the diffractive element 2 are given by equation (1) above which is expressed in the form: sinθ, = - * •% * - (4)
où N, est le nombre de pixels utilisé par période du réseau dans la dimension i. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on se limite à l'étude du premier ordre de diffraction en régime paraxial (c'est-à-dire au cas où k=l et où les angles de diffraction θ, sont de valeur faible). Pour θ, proche de zéro, l'expression précédente (4) se simplifie donc en : pN,where N, is the number of pixels used per period of the array in the dimension i. In a preferred embodiment of the invention, we limit ourselves to the study of the first order of diffraction in a paraxial regime (that is to say in the case where k = l and where the angles of diffraction θ, are of low value). For θ, close to zero, the previous expression (4) is therefore simplified into: pN,
L'angle de déflexion θ, peut être a priori modifié par une variation des deux paramètres d'ajustement que sont la longueur d'onde λ et le nombre moyen de pixels par période spatiale N, : The deflection angle θ, can be a priori modified by a variation of the two adjustment parameters which are the wavelength λ and the average number of pixels per spatial period N,:
A longueur d'onde constante (δλ = 0), on réalise une correction « digitale » : δθ, = -W, (5)At constant wavelength (δλ = 0), a "digital" correction is made: δθ, = -W, (5)
N, La plus petite variation physique entre deux réseaux 2 différents correspond à un pixel supplémentaire par période spatiale, soit à δN, = 1 dans l'équation (5) ci-dessus.N, The smallest physical variation between two different networks 2 corresponds to one additional pixel per spatial period, that is to say δN, = 1 in equation (5) above.
Cependant, pour permettre un réglage plus fin de l'angle de diffraction associé à une longueur d'onde λ donnée, les inventeurs de la présente demande ont envisagé d'utiliser des perturbations de la forme complète du motif du réseau, afin d'obtenir des variations δΝ, inférieures au pixel. Un exemple de réalisation d'une telle perturbation est illustré par la figureHowever, to allow finer adjustment of the diffraction angle associated with a given wavelength λ, the inventors of the present application have considered using disturbances of the complete shape of the grating pattern, in order to obtain variations δΝ, less than the pixel. An exemplary embodiment of such a disturbance is illustrated by the figure
3, qui présente deux motifs presque identiques Gj et G2 du réseau 2, dans une direction donnée.3, which presents two almost identical patterns Gj and G 2 of the network 2, in a given direction.
Le motif Gj de l'élément diffractif 2 est caractérisé par un nombre de pixels N, par pour une longueur d'onde λ donnée. (On rappelle que désigne la taille d'un pixel de l'élément diffractif 2).The pattern G j of the diffractive element 2 is characterized by a number of pixels N, by for a given wavelength λ. (Recall that denotes the size of a pixel of the diffractive element 2).
Le motif G2 de l'élément diffractif 2 est produit par la séquence périodique de -?N,+1 pixels dans la direction i, comprenant s-l sous-périodes contenant N,The pattern G 2 of the diffractive element 2 is produced by the periodic sequence of -? N, + 1 pixels in the direction i, comprising sl sub-periods containing N,
angle de diffraction pour une longueur d'onde λ donnée. diffraction angle for a given wavelength λ.
La différence angulaire correspondante entre les deux motifs G, et G2 du réseau diffractif 2 est donc égale à : θiG θiG - -^ (6)The corresponding angular difference between the two patterns G, and G 2 of the diffractive grating 2 is therefore equal to: θiG θiG - - ^ (6)
L'augmentation de la résolution angulaire du dispositif de la figure 1, induite par le passage du motif G] au motif G2, comparée à la valeur donnée par la relation (5) avec δN, = 1 , peut être mesurée par le rapport suivant :The increase in the angular resolution of the device in FIG. 1, induced by the passage from the pattern G] to the pattern G 2 , compared with the value given by the relation (5) with δN, = 1, can be measured by the ratio next :
R ^ = s + -L •****• s (7) θ(Gl)-θ(G2) N, La plus petite valeur du facteur de sur-échantillonnage s associé à une perturbation de la forme complète du motif Gj du réseau 2 est smιn = 2. La valeur de s est en outre majorée par le nombre Νpιx de pixels de l'élément diffractif mince programmable 2 par dimension à smax = Npιx/2N,.R ^ = s + -L • ** ** • s (7) θ (G l ) -θ (G 2 ) N, The smallest value of the oversampling factor s associated with a perturbation of the complete form of the pattern Gj of the network 2 is s mιn = 2. The value of s is further increased by the number Ν pιx of pixels of the thin diffractive element programmable 2 by dimension at s max = N pιx / 2N ,.
Pour des valeurs caractéristiques de Νpιx = 1000 et N, = 10, le gain en résolution angulaire, induit par le passage du motif G! au motif G2 est R = 50.For characteristic values of Ν pιx = 1000 and N, = 10, the gain in angular resolution, induced by the passage of the pattern G ! on the motif G 2 is R = 50.
Selon le procédé décrit ci-dessus, on peut donc déplacer, dans toutes les directions, le faisceau lumineux de manière infinitésimale devant la fibre 7, par simple configuration du motif de l'élément diffractif programmable 2, par exemple par chargement des pseudo-périodes correspondant au motif G2 dans l'hologramme numérique programmable 2. La fibre optique de sortie 7 devient alors un filtre de bande, centré sur une longueur d'onde λ^. Cette longueur d'onde λj est décalée par rapport à la longueur d'onde centrale λ, correspondante, obtenue précédemment avec le motif G] .According to the method described above, it is therefore possible to move, in all directions, the light beam infinitesimally in front of the fiber 7, by simply configuring the pattern of the programmable diffractive element 2, by example by loading pseudo-periods corresponding to the pattern G 2 in the programmable digital hologram 2. The output optical fiber 7 then becomes a band filter, centered on a wavelength λ ^. This wavelength λj is offset from the corresponding central wavelength λ, previously obtained with the pattern G ] .
Pour évaluer le décalage en longueur d'onde de la bande passante du filtreTo assess the wavelength shift of the filter bandwidth
7, induit par le passage du motif Gj au motif G2, il suffit de remarquer que l'angle de diffraction θ; doit être conservé lors du passage de Gj à G2 (la fibre optique adressée reste la fibre de sortie référencée 7 lors de la configuration de l'hologramme 2), ce qui conduit à : λ2 - λ]= (8) sNt 7, induced by the passage from the pattern Gj to the pattern G 2 , it suffices to note that the diffraction angle θ; must be kept during the transition from Gj to G 2 (the addressed optical fiber remains the output fiber referenced 7 during the configuration of hologram 2), which leads to: λ 2 - λ ] = (8) sN t
Les résultats de la figure 4 illustrent ce décalage en longueur d'onde induit par le passage d'un motif G] caractérisé par N, = 14 à un motif G2 caractérisé par s = 10.The results of FIG. 4 illustrate this shift in wavelength induced by the passage from a pattern G] characterized by N, = 14 to a pattern G 2 characterized by s = 10.
Pour un filtre de bande spectrale 7 centré, avant reconfiguration de l'hologramme, sur une longueur d'onde λ. = 1548 nm, on obtient donc un décalage en longueur d'onde égal à | λ2 - λ, j = 1548 nm/140 = 11 nm. Après reconfiguration du motif de l'hologramme, la fibre optique de sortie 7 constitue donc un filtre de bande centré sur une longueur d'onde λ^ = 1537 nm.For a spectral band filter 7 centered, before reconfiguring the hologram, on a wavelength λ. = 1548 nm, we therefore obtain a wavelength shift equal to | λ 2 - λ, j = 1548 nm / 140 = 11 nm. After reconfiguring the hologram pattern, the output optical fiber 7 therefore constitutes a band filter centered on a wavelength λ ^ = 1537 nm.
Si l'on utilise une barrette de fibres mono-modes pour concevoir la matrice 4 de fibres optiques de sortie, on réalise ainsi une batterie de filtres accordables. La sélectivité spectrale de chacun de ces filtres accordables est fonction du désaxement de la fibre optique de sortie correspondante par rapport à l'axe optique du système.If a single-mode fiber array is used to design the matrix 4 of optical output fibers, a battery of tunable filters is thus produced. The spectral selectivity of each of these tunable filters is a function of the offset of the corresponding output optical fiber relative to the optical axis of the system.
En effet, en exploitant la dépendance chromatique de l'élément diffractif 2 vis-à-vis du positionnement des fibres optiques de sortie de la matrice 4 dans le plan d'imagerie, on peut exprimer la sélectivité spectrale de chacun des filtres accordables en fonction du nombre de pixels par période spatiale de l'élément diffractif 2. Le mode imagé par l'élément diffractif 2 étant centré dans le plan d'imagerie à une distance X; de l'axe optique, correspondant à la distance du centre la fibre optique de sortie 7 à l'axe optique du dispositif 1 , on a : tan(θ,)= // (9)In fact, by exploiting the chromatic dependence of the diffractive element 2 on the positioning of the optical fibers leaving the matrix 4 in the imaging plane, it is possible to express the spectral selectivity of each of the tunable filters as a function the number of pixels per spatial period of the diffractive element 2. The mode imaged by the diffractive element 2 being centered in the imaging plane at a distance X ; from the optical axis, corresponding to the distance from the center of the output optical fiber 7 to the optical axis of the device 1, we have: tan (θ,) = // (9)
En régime paraxial tan(θ1)=θ1, et pour une configuration donnée de l'élément diffractif 2, δN, = 0. Par dérivation de l'équation (9), on obtient : δXi = kf/(Np) δλ (10) où p est la taille d'un pixel de l'hologramme 2.In the paraxial regime tan (θ 1 ) = θ 1 , and for a given configuration of the diffractive element 2, δN, = 0. By derivation of equation (9), we obtain: δXi = kf / (Np) δλ (10) where p is the size of a pixel in hologram 2.
Si l'on fixe les pertes, dues au décalage en longueur d'onde, à une valeur μ et pour une valeur de couplage donnée en dB, on a :If we set the losses, due to the wavelength shift, to a value μ and for a given coupling value in dB, we have:
où w désigne le "waist" (ou en français le col) du mode de la fibre optique de sortie 7 considérée. where w denotes the "waist" (or in French the collar) of the mode of the output optical fiber 7 considered.
La bande passante d'une fibre de sortie est donc donnée par δλ(μ=-3dB) = 1.66 Npw/kf. On remarque donc que plus le pas du réseau 2 est petit, et plus le réseau est dispersif et la bande passante du filtre accordable, réduite. Pour des valeurs de p = 10"5 m, w = 5.10"6, f = 40,5.10"3 m et Ν, = 2, on obtient : δλ = 4.1 nm. Cette valeur peut facilement être réduite en prenant les ordres supérieurs (c'est-à-dire pour k > 1) mais en contrepartie, la pénalité en énergie sera importante.The bandwidth of an output fiber is therefore given by δλ (μ = -3dB) = 1.66 Npw / kf. It is therefore noted that the smaller the pitch of the network 2, the more the network is dispersive and the bandwidth of the tunable filter is reduced. For values of p = 10 "5 m, w = 5.10 " 6 , f = 40.5.10 "3 m and Ν, = 2, we get: δλ = 4.1 nm. This value can easily be reduced by taking higher orders (i.e. for k> 1) but in return, the energy penalty will be significant.
La courbe de la figure 5 illustre l'évolution de la bande passante d'un filtre accordable de l'invention, en fonction du nombre de pixels par période spatiale de l'élément diffractif programmable 2.The curve of FIG. 5 illustrates the evolution of the passband of a tunable filter of the invention, as a function of the number of pixels per spatial period of the programmable diffractive element 2.
Le gabarit du filtre peut être ajusté (en termes d'uniformité et de pente), en superposant une fonction de fenêtrage sur le réseau affiché sur l'élément diffractif programmable. Une telle méthode a notamment été proposée, dans le cas d'éléments fixes, par J. P. Laude et S. Louis dans "A new Method for Broadening and Flattening the Spectral Shape of Transmission Channels of WDM Multiplexers and Routers", OECC98, Techn. Digest, pp. 522-532, Chiba, Japon, Juillet 1998 (en français "une nouvelle méthode pour élargir et aplanir la réponse spectrale des canaux de transmission des multiplexeurs et des routeurs WDM").The filter template can be adjusted (in terms of uniformity and slope), by superimposing a windowing function on the network displayed on the programmable diffractive element. Such a method was notably proposed, in the case of fixed elements, by J. P. Laude and S. Louis in "A new Method for Broadening and Flattening the Spectral Shape of Transmission Channels of WDM Multiplexers and Routers", OECC98, Techn. Digest, pp. 522-532, Chiba, Japan, July 1998 (in French "a new method for broadening and smoothing the spectral response of the transmission channels of multiplexers and WDM routers").
Le choix des fibres optiques de sortie de la matrice 4 est un paramètre important de la conception du dispositif 1 de l'invention. En effet, comme exposé ci-dessus, ces fibres optiques jouent le rôle de filtres spectraux, dont la largeur de la bande passante est notamment fonction de la taille du cœur de la fibre.The choice of the optical fibers output from the matrix 4 is an important parameter in the design of the device 1 of the invention. Indeed, as stated above, these optical fibers play the role of spectral filters, the width of the passband of which is notably a function of the size of the core of the fiber.
L'utilisation, dans la matrice 4, de fibres monomodes lentillées du type de celles décrites dans le document de brevet FR 2 752 623, ayant pour titre "Procédé de fabrication d'un dispositif de couplage optique collectif et dispositif obtenu par un tel procédé", permet en outre de réaliser, selon la technique de l'invention, des batteries de filtres très variées. En effet, on peut par exemple construire des filtres spectraux ayant des bandes passantes comprises entre 100 nm et 2 nm, tout en conservant des angles de déflexion du faisceau sur l'élément diffractif 2 faibles (typiquement inférieurs à 3°), dont la valeur est principalement limitée par la résolution de l'hologramme numérique programmable 2 utilisé.The use, in matrix 4, of lensed single-mode fibers of the type described in patent document FR 2 752 623, having for title "Method for manufacturing a device for collective optical coupling and device obtained by such a method ", also makes it possible to produce, according to the technique of the invention, a wide variety of filter banks. Indeed, it is for example possible to construct spectral filters having bandwidths between 100 nm and 2 nm, while keeping beam deflection angles on the diffractive element 2 small (typically less than 3 °), the value of which is mainly limited by the resolution of the programmable digital hologram 2 used.
On rappelle que ces fibres optiques sont constituées de fibres monomodes classiques, à l'extrémité desquelles on rapporte, par assemblage et fracture, un tronçon de fibre à gradient d'indice, et éventuellement un tronçon de fibre en silice, afin de réaliser une fibre optique monomode à cœur étendu.It will be recalled that these optical fibers consist of conventional single-mode fibers, at the end of which a section of fiber with an index gradient, and possibly a section of fiber made of silica, is brought together by fracture and fracture, in order to produce a fiber single-core extended mode optics.
Ces fibres optiques présentent l'avantage d'autoriser des diamètres de modes allant de moins de 5 μm à plusieurs dizaines de microns, tout en conservant les propriétés d'une fibre mono-mode.These optical fibers have the advantage of allowing mode diameters ranging from less than 5 μm to several tens of microns, while retaining the properties of a single-mode fiber.
Ces fibres optiques de sortie peuvent être disposées, au sein de la matrice 4, conformément au schéma de la figure 6.These output optical fibers can be arranged, within the matrix 4, in accordance with the diagram of FIG. 6.
Sur ce schéma, la matrice 4 comprend 7 fibres optiques de sortie 12, qui sont réparties sur deux cercles d'isochromatisme respectivement référencés 10 etIn this diagram, the matrix 4 comprises 7 optical output fibers 12, which are distributed over two isochromatism circles respectively referenced 10 and
11. Toutes les fibres optiques 12 situées sur un même cercle d'isochromatisme sont situées à la même distance de l'axe optique 8 du système : elles constituent donc des filtres accordables de même bande spectrale.11. All the optical fibers 12 located on the same isochromatism circle are located at the same distance from the optical axis 8 of the system: they therefore constitute tunable filters of the same spectral band.
On présente désormais, en relation avec la figure 7, un exemple d'application de la technique de filtrage décrite précédemment en relation avec les figures 1 à 6, à la réalisation d'un dispositif de routage.We now present, in relation to FIG. 7, an example of application of the filtering technique described above in relation to FIGS. 1 to 6, in the production of a routing device.
Le dispositif 1 peut être complété, dans une variante de l'invention, pour réaliser, outre la fonction de filtrage décrite précédemment, une fonction de routage permettant la réalisation de filtres sélecteurs-routeurs de bandes spectrales. Cette variante de réalisation exploite avantageusement la propriété des hologrammes numériques de pouvoir adresser plusieurs fibres simultanément.The device 1 can be supplemented, in a variant of the invention, to perform, in addition to the filtering function described above, a function of routing allowing the realization of selector-router filters of spectral bands. This variant embodiment advantageously exploits the property of digital holograms of being able to address several fibers simultaneously.
Par souci de simplification, on s'attachera dans la suite à décrire un exemple simple de réalisation, dans lequel on cherche à effectuer une permutation de bande spectrale entre deux fibres de sortie du dispositif 1. Ainsi, dans une première configuration donnée de l'élément diffractif 2, une fibre 71 constitue un filtre de bande spectrale centré sur une longueur d'onde λj, et une seconde fibre 72 constitue un filtre de bande spectrale centré sur une longueur d'onde λj. On cherche à configurer le dispositif 1 , de façon qu'il route la bande spectrale de longueur d'onde λj vers la seconde fibre optique de sortie référencée 72, et la bande spectrale centrée sur λ^ vers la première fibre référencée 71.For the sake of simplification, we will endeavor in the following to describe a simple example of embodiment, in which it is sought to effect a permutation of the spectral band between two output fibers of the device 1. Thus, in a first given configuration of the diffractive element 2, a fiber 71 constitutes a spectral band filter centered on a wavelength λj, and a second fiber 72 constitutes a spectral band filter centered on a wavelength λj. We seek to configure the device 1, so that it routes the spectral band of wavelength λj to the second output optical fiber referenced 72, and the spectral band centered on λ ^ to the first fiber referenced 71.
Les fonctionnalités du dispositif de routage ne sont bien sûr pas limitées à la simple permutation de deux bandes spectrales, mais sont étendues à toutes les opérations de routage qui peuvent être réalisées étant donnés un signal incident à multiples longueurs d'ondes λ,, et une pluralité de fibres optiques de sortie.The functionalities of the routing device are of course not limited to the simple permutation of two spectral bands, but are extended to all the routing operations which can be carried out given an incident signal with multiple wavelengths λ ,, and a plurality of output optical fibers.
Le principe décrit ci-dessous en relation avec la figure 7 peut donc être généralisé à plusieurs fibres, sous réserve de pertes de puissance supplémentaires induites par le codage holographique. On considère le motif RI du réseau diffractif 2, qui permet, selon la technique décrite précédemment en relation avec la figure 3, de commuter vers la fibre référencée 71 une bande spectrale centrée sur la longueur d'onde λ^The principle described below in relation to FIG. 7 can therefore be generalized to several fibers, subject to additional power losses induced by holographic coding. We consider the RI pattern of the diffractive grating 2, which allows, according to the technique described above in relation to Figure 3, to switch to the fiber referenced 71 a spectral band centered on the wavelength λ ^
On considère également le motif R2 du réseau diffractif 2, qui permet de commuter vers la fibre référencée 72 une bande spectrale centrée sur la longueur d'onde λz où λl< λ2.We also consider the pattern R2 of the diffractive grating 2, which makes it possible to switch to the fiber referenced 72 a spectral band centered on the wavelength λz where λl <λ2.
On peut alors configurer l'hologramme numérique programmable 2, de façon à ce qu'il corresponde à la combinaison H de ces deux motifs de réseaux RI et R2, et qu'il réalise donc un routage de la bande λl vers la première fibre référencée 71 et de la bande λ2 vers la deuxième fibre référencée 72.Une telle combinaison correspond à l'addition des deux coefficients de réflexion des réseaux RI et R2, R=R1+R2, accompagnée d'un codage holographique C approprié, opération symbolisée par H=CR. Cette opération est équivalente à une opération de « bridging » à la différence que les bandes spectrales transmises sur chaque fibre sont différentes. Lorsque les fibres référencées 71 et 72 sont situées sur un cercle d'isochromatisme (par exemple le cercle référencé 10 de la figure 6) l'opération de routage s'effectue alors à bande passante constante.We can then configure the programmable digital hologram 2, so that it corresponds to the combination H of these two network patterns RI and R2, and that it therefore performs a routing of the band λl to the first fiber referenced 71 and from the band λ2 to the second fiber referenced 72. Such a combination corresponds to the addition of the two reflection coefficients of the RI and R2 networks, R = R1 + R2, accompanied by an appropriate holographic coding C, operation symbolized by H = CR. This operation is equivalent to a “bridging” operation with the difference that the spectral bands transmitted on each fiber are different. When the fibers referenced 71 and 72 are located on an isochromatism circle (for example the circle referenced 10 in FIG. 6) the routing operation is then carried out at constant bandwidth.
On cherche désormais à permuter ces deux bandes spectrales λ, et λ2. Pour ce faire, on utilise la méthode des perturbations des motifs du réseau 2 décrite précédemment avec la figure 3.We now seek to permute these two spectral bands λ, and λ 2 . To do this, we use the method for disturbing the patterns of network 2 described previously with FIG. 3.
En d'autres termes, on modifie légèrement le motif RI (en utilisant une pseudo-période associée RI') de façon à déplacer le spectre vers la gauche (c'est- à-dire dans le sens des longueurs d'onde décroissantes), selon la flèche référencée 73 de la figure 7. Ainsi, on décale en longueur d'onde la bande spectrale incidente sur la fibre référencée 71, de façon qu'elle soit désormais centrée sur λ2. De même, on modifie légèrement le motif R2 (en utilisant une pseudo-période associée R2'), de façon à déplacer le spectre vers la droite (c'est-à-dire dans le sens des longueurs d'onde croissantes), selon la flèche référencée 74 de la figure 7. On peut ensuite former l'hologramme Η\ résultant de la composition de ces deux pseudo-périodes RI' et R2', qui donne le résultat escompté, ainsi qu'illustré par la figure 7 : la bande spectrale centrée sur λ2 est maintenant transmise vers la fibre optique référencée 71, et la bande spectrale centrée sur λl est transmise vers la fibre optique référencée 72. On effectue ainsi une opération de routage de longueur d'onde en changeant simplement la configuration de l'hologramme programmable 2 de H vers H'.In other words, the pattern RI is slightly modified (using an associated pseudo-period RI ') so as to shift the spectrum to the left (that is to say in the direction of the decreasing wavelengths) , according to the arrow referenced 73 in FIG. 7. Thus, the incident spectral band on the fiber referenced 71 is shifted in wavelength, so that it is now centered on λ 2 . Similarly, the pattern R2 is slightly modified (using an associated pseudo-period R2 ′), so as to shift the spectrum to the right (that is to say in the direction of increasing wavelengths), according to the arrow referenced 74 in Figure 7. We can then form the hologram Η \ resulting from the composition of these two pseudo-periods RI 'and R2', which gives the expected result, as illustrated by Figure 7: spectral band centered on λ2 is now transmitted to the optical fiber referenced 71, and the spectral band centered on λl is transmitted to the optical fiber referenced 72. A wavelength routing operation is thus carried out by simply changing the configuration of the 'programmable hologram 2 from H to H'.
Comme indiqué précédemment, cette opération peut bien sûr être étendue au cas d'une pluralité de fibres optiques de sortie.As indicated above, this operation can of course be extended to the case of a plurality of output optical fibers.
Les figures 8a et 8b présentent les courbes représentatives des pertes dans les fibres optiques de sortie 71 et 72, en fonction de la longueur d'onde, respectivement pour les configurations d'hologramme H et H'. Sur la figure 8a, la bande passante de la fibre référencée 71 est centrée sur λj = 1530 nm, et la bande passante de la fibre référencée 72 est centrée sur λj = 1550 nm environ. Après reconfiguration de l'hologramme 2 selon le motif H', la fibre référencée 72 présente une bande spectrale centrée sur λj = 1530 nm, et la fibre référencée 71, une bande spectrale centrée sur λ^ = 1550 nm, ainsi qu'illustré par la figure 8b.FIGS. 8a and 8b show the curves representative of the losses in the optical output fibers 71 and 72, as a function of the wavelength, respectively for the hologram configurations H and H '. In FIG. 8a, the passband of the referenced fiber 71 is centered on λj = 1530 nm, and the passband of the referenced fiber 72 is centered on λj = 1550 nm approximately. After reconfiguration of hologram 2 according to the pattern H ', the fiber referenced 72 has a spectral band centered on λj = 1530 nm, and the fiber referenced 71, a spectral band centered on λ ^ = 1550 nm, as illustrated by Figure 8b.
On présente désormais, en relation avec les figures 9 à 11, des exemples d'application de la technique de filtrage en bande spectrale accordable de l'invention à la réalisation d'un dispositif de compensation de dispersion chromatique.We now present, in relation to FIGS. 9 to 11, examples of application of the tunable spectral band filtering technique of the invention to the production of a chromatic dispersion compensation device.
Dans un tel dispositif de compensation de dispersion chromatique de l'invention, on connecte les fibres optiques de sortie de la matrice 4 du dispositif de filtrage 1, opérant comme filtres de bandes spectrales, à des tronçons de fibres spéciales à compensation chromatique négative. Ces tronçons de fibres peuvent présenter des caractéristiques différentes en termes de pentes ou de bandes spectrales. La valeur de la compensation chromatique induite par de tels tronçons de fibre est déterminée par leur longueur, ainsi qu'exposé dans l'article de M. Hirano et al. intitulé "Dispersion compensating fiber over 140 nm bandwidth" (en français "Fibre de compensation de dispersion de bande passante supérieure à 140 nm"), ECOC Octobre 2001.In such a chromatic dispersion compensation device of the invention, the optical fibers leaving the matrix 4 of the filtering device 1, operating as spectral band filters, are connected to sections of special fibers with negative chromatic compensation. These fiber sections can have different characteristics in terms of slopes or spectral bands. The value of the chromatic compensation induced by such fiber sections is determined by their length, as explained in the article by M. Hirano et al. entitled "Dispersion compensating fiber over 140 nm bandwidth" (in French "Compensation fiber for bandwidth dispersion greater than 140 nm"), ECOC October 2001.
Le choix de la fibre optique de compensation et de sa longueur sont conditionnés par le facteur de qualité Q que l'on cherche à obtenir, défini par l'équation suivante : Q = D/α (11) où D est la dispersion (en ps/nm/km) et α l'atténuation (en dB/km et fonction de λ) du signal véhiculé par la fibre de compensation.The choice of compensation optical fiber and its length are conditioned by the quality factor Q that we are seeking to obtain, defined by the following equation: Q = D / α (11) where D is the dispersion (in ps / nm / km) and α the attenuation (in dB / km and function of λ) of the signal carried by the compensation fiber.
Les figures 9 et 10 illustrent une première variante de réalisation d'un dispositif de compensation de dispersion chromatique, dans lequel les tronçons de fibre de compensation 20, 21 et 22 sont utilisés comme miroirs.Figures 9 and 10 illustrate a first alternative embodiment of a chromatic dispersion compensation device, in which the compensating fiber sections 20, 21 and 22 are used as mirrors.
En effet, le dispositif de filtrage 1 de l'invention étant conçu selon un montage de type 4-f, on obtient une imagerie parfaite dans le plan de la matrice 4 de fibres de sortie (qui coïncide avec le plan du "waist", ou col, w0), et les fibres peuvent être alors utilisées comme miroir sans perte d'information.In fact, the filtering device 1 of the invention being designed according to a 4-f type arrangement, perfect imaging is obtained in the plane of the matrix 4 of output fibers (which coincides with the plane of the "waist", or neck, w 0 ), and the fibers can then be used as a mirror without loss of information.
Après un parcours dans la fibre de compensation de dispersion 20 par exemple, et réflexion en extrémité 23 de ceUe-ci, le signal est rétro-propagé et suit le parcours optique inverse pour se recombiner dans la fibre de sortie 24 avec les signaux ayant suivis d'autres parcours, c'est-à-dire emprunté d'autres tronçons 21 ou 22 de fibre à compensation de dispersion.After a path in the dispersion compensation fiber 20 for example, and reflection at the end 23 of this, the signal is back propagated and follows the reverse optical path to recombine in the output fiber 24 with the signals having followed other routes, that is to say borrowed from other sections 21 or 22 of dispersion-compensated fiber.
Une telle fibre de sortie 24 correspond à la fibre d'entrée référencée 3 du dispositif de la figure 1. Le principe décrit ci-dessus permet la réalisation d'une compensation variable adaptative. Le dispositif de la figure 9 présente l'avantage de recombiner automatiquement les signaux après compensation dans les tronçons de fibres 20 à 22, sans qu'il soit nécessaire de mettre en œuvre un dispositif supplémentaire de recombinaison. Dans la variante de réalisation de la figure 9, on utilise des filtres de même largeur spectrale, en sélectionnant des fibres optiques de sortie 30, 31 et 32 situées sur le même cercle d'isochromatisme 11. Dans ce dispositif, les paramètres modulables correspondent au choix de la bande spectrale, qui est déterminée par la configuration de l'hologramme 2 utilisée, et de la valeur de la compensation, déterminée par le choix d'une fibre optique 30,31 ou 32 dans le plan de sortie.Such an output fiber 24 corresponds to the input fiber referenced 3 of the device of FIG. 1. The principle described above allows the realization of an adaptive variable compensation. The device of FIG. 9 has the advantage of automatically recombining the signals after compensation in the fiber sections 20 to 22, without the need to implement an additional recombination device. In the alternative embodiment of FIG. 9, filters of the same spectral width are used, by selecting output optical fibers 30, 31 and 32 located on the same isochromatism circle 11. In this device, the modular parameters correspond to choice of the spectral band, which is determined by the configuration of the hologram 2 used, and of the value of the compensation, determined by the choice of an optical fiber 30, 31 or 32 in the output plane.
Dans la variante de réalisation de la figure 10, en revanche, on travaille sur deux bandes spectrales différentes, en sélectionnant deux isochromes référencés 10 et 11 distincts. Ainsi, le signal incident est transféré vers deux fibres optiques de sortie référencées 33 et 34, respectivement situées sur les cercles d'isoschromatisme 10 et 11. Chacune de ces fibres 33, 34 est connectée à un tronçon de fibre à compensation de dispersion 37, 36, dont l'extrémité est recouverte d'un traitement réfléchissant 23, afin que ces tronçons de fibre 36, 37 jouent le rôle de miroir. Comme pour le montage de la figure 9, les signaux subissent une rétro-propagation dans les fibres 33 et 34, puis sont recombinés dans la fibre référencée 24. La figure 11 présente une troisième variante de réalisation du dispositif de compensation de dispersion chromatique de l'invention, qui permet d'éviter la rétro-propagation du signal dans les fibres optiques de sortie de la matrice 4, et donc le traitement des tronçons de fibres à compensation de dispersion en leur extrémité.In the alternative embodiment of FIG. 10, on the other hand, one works on two different spectral bands, by selecting two isochromes referenced 10 and 11 distinct. Thus, the incident signal is transferred to two output optical fibers referenced 33 and 34, respectively located on the isoschromatism circles 10 and 11. Each of these fibers 33, 34 is connected to a section of dispersion-compensated fiber 37, 36, the end of which is covered with a reflective treatment 23, so that these sections of fiber 36, 37 play the role of mirror. As in the assembly of FIG. 9, the signals undergo a back propagation in the fibers 33 and 34, then are recombined in the fiber referenced 24. FIG. 11 shows a third alternative embodiment of the chromatic dispersion compensation device of the invention, which makes it possible to avoid back-propagation of the signal in the optical fibers leaving the matrix 4, and therefore the processing of the sections of dispersion compensated fibers at their ends.
Selon cette variante, un tronçon de fibre à compensation de dispersion 42 est connecté, par chacune de ses extrémités, à deux fibres optiques de sortie référencées 40 et 41 situées sur un même cercle d'isochromatisme 11. Ces deux fibres optiques 40 et 41 , diamétralement opposées sur le cercle d'isochromatisme 11 , correspondent à deux ordres de diffraction symétriques de l'hologramme numérique programmable 2 du dispositif 1 de l'invention.According to this variant, a section of dispersion-compensated fiber 42 is connected, by each of its ends, to two output optical fibers referenced 40 and 41 located on the same isochromatism circle 11. These two optical fibers 40 and 41, diametrically opposite on the isochromatism circle 11, correspond to two symmetrical orders of diffraction of the programmable digital hologram 2 of the device 1 of the invention.
Une telle configuration correspond pour exemple au cas d'un système holographique à niveau de phase binaire. Le montage de la figure 11 nécessite un bon équilibrage des 2 chemins optiques, de la fibre d'entrée 24 à la fibre optique de sortie 41 d'une part, et de la fibre optique de sortie 40 à la fibre d'entrée 24 d'autre part, en sens inverse. Toutefois l'erreur induite par un déséquilibre de ces deux chemins optiques reste faible par rapport à la compensation de dispersion chromatique apportée par la fibre référencée 42. Such a configuration corresponds for example to the case of a holographic system with binary phase level. The assembly of FIG. 11 requires a good balancing of the 2 optical paths, from the input fiber 24 to the output optical fiber 41 on the one hand, and from the output optical fiber 40 to the input fiber 24 d on the other hand, in reverse. However, the error induced by an imbalance of these two optical paths remains low compared to the chromatic dispersion compensation provided by the fiber referenced 42.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optique de filtrage en longueur d'onde comprenant au moins une fibre optique d'entrée et au moins une fibre optique de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de transfert, vers au moins une desdites fibres optiques de sortie, d'au moins une bande spectrale d'au moins un signal à multiples longueurs d'onde incident par au moins une desdites fibres optiques d'entrée, lesdits moyens de transfert mettant en œuvre au moins un élément diffractif programmable situé dans un plan intermédiaire entre la ou lesdites fibres optiques d'entrée et la ou lesdites fibres optiques de sortie, et des moyens de programmation permettant de configurer ledit élément diffractif programmable de façon qu'il présente une période spatiale P dans ladite au moins une direction, de sorte qu'une bande spectrale centrée sur une longueur d'onde λj donnée soit diffractée dans ladite au moins une direction par ledit élément diffractif programmable selon un angle θ; prédéterminé tel que sin&≈*^* , où k est un nombre entier, lesdits moyens de programmation apportant à ladite période spatiale P une perturbation équivalente à une variation inférieure à la taille d'un- pixel dudit élément diffractif programmable, . ... .. .. _1. Optical wavelength filtering device comprising at least one input optical fiber and at least one output optical fiber, characterized in that it comprises: - transfer means, to at least one of said optical fibers output, of at least one spectral band of at least one signal with multiple wavelengths incident by at least one of said input optical fibers, said transfer means implementing at least one programmable diffractive element located in a intermediate plane between said input optical fiber (s) and said output optical fiber (s), and programming means making it possible to configure said programmable diffractive element so that it has a spatial period P in said at least one direction, of so that a spectral band centered on a given wavelength λj is diffracted in said at least one direction by said diffractive element programmable at an angle θ ; predetermined such as sin & ≈ * ^ *, where k is an integer, said programming means providing said spatial period P with a disturbance equivalent to a variation less than the size of a pixel of said programmable diffractive element,. ... .. .. _
2. Dispositif optique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de programmation permettent de configurer ledit élément diffractif programmable de façon qu'il présente une période spatiale P comprenant : au moins une sous-période comprenant Nj pixels ; - au moins une sous-période comprenant N2 pixels, où Nj et N2 sont deux nombres entiers distincts.2. Optical device according to claim 1, characterized in that said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element so that it has a spatial period P comprising: at least one sub-period comprising Nj pixels; - at least one sub-period comprising N 2 pixels, where Nj and N 2 are two distinct whole numbers.
3. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une matrice d'au moins deux fibres optiques de sortie constituant chacune un filtre spectral. 3. Optical device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a matrix of at least two optical output fibers each constituting a spectral filter.
4. Dispositif optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la localisation dans l'espace desdites fibres optiques de sortie est prédéterminée en fonction d'une fonction de filtrage à réaliser.4. Optical device according to claim 3, characterized in that the location in space of said output optical fibers is predetermined as a function of a filtering function to be performed.
5. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la taille du cœur desdites fibres optiques de sortie est prédéterminée en fonction d'une fonction de filtrage à réaliser.5. Optical device according to any one of claims 3 and 4, characterized in that the size of the core of said output optical fibers is predetermined as a function of a filtering function to be performed.
6. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que lesdites fibres optiques de sortie sont situées sur au moins un cercle d'isochromatisme. 6. Optical device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that said output optical fibers are located on at least one isochromatism circle.
7. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément diffractif est un hologramme numérique programmable.7. Optical device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said diffractive element is a programmable digital hologram.
8. Dispositif optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit hologramme numérique programmable est affiché sur un modulateur spatial de lumière à niveaux de modulation d'amplitude ou de phase, lesdits niveaux étant continus ou quantifiés.8. Optical device according to claim 7, characterized in that said programmable digital hologram is displayed on a spatial light modulator with amplitude or phase modulation levels, said levels being continuous or quantified.
9. Dispositif optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit modulateur spatial de lumière est associé à au moins un élément diffractif fixe.9. Optical device according to claim 8, characterized in that said spatial light modulator is associated with at least one fixed diffractive element.
10. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une lentille coUimatrice, en ce que ledit élément diffractif agit en réflexion et est situé dans le plan focal image de ladite lentille coUimatrice, et en ce que lesdites au moins une fibre optique d'entrée et de sortie sont situées dans le plan focal objet de ladite lentille colUmatrice, de façon à former un montage d'optique en espace libre de type 4-f replié.10. Optical device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a coUimator lens, in that said diffractive element acts in reflection and is located in the image focal plane of said coUimator lens, and in that said at least one input and output optical fiber are located in the object focal plane of said colUmator lens, so as to form a folded 4-f type free-space optical assembly.
11. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend deux lentilles collimatrices, appelées respectivement première et deuxième lentilles, en ce que ledit élément diffractif est situé dans le plan focal image de ladite première lentiUe et dans le plan focal objet de ladite deuxième lentille, en ce que ladite au moins une fibre optique d'entrée est située dans le plan focal objet de ladite première lentille, et en ce que ladite au moins une fibre optique de sortie est située dans le plan focal image de ladite deuxième lentiUe, de façon à former un montage d'optique en espace libre de type 4-f.11. Optical device according to any one of claims 1 to 7 and 9, characterized in that it comprises two collimating lenses, called respectively first and second lenses, in that said diffractive element is located in the image focal plane of said first lens and in the object focal plane of said second lens, in that said at least one input optical fiber is located in the object focal plane of said first lens, and in that said at least one output optical fiber is located in the image focal plane of said second lens, so to form an optical assembly in free space of type 4-f.
12. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que chacune desdites fibres de ladite matrice de fibres optiques de sortie est caractérisée par sa position par rapport à l'axe optique dudit dispositif, de façon que ledit dispositif constitue une batterie d'au moins deux filtres accordables, et en ce qu'il comprend des moyens d'ajustement holographiques de la sélectivité spectrale de chacun desdits filtres, en fonction de ladite position par rapport à l'axe optique de ladite fibre optique de sortie correspondante.12. Optical device according to any one of claims 3 to 11, characterized in that each of said fibers of said output optical fiber matrix is characterized by its position relative to the optical axis of said device, so that said device constitutes a battery of at least two tunable filters, and in that it comprises means for holographic adjustment of the spectral selectivity of each of said filters, as a function of said position relative to the optical axis of said optical fiber of corresponding output.
13. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lesdites fibres optiques de sortie sont des fibres monomodes.13. Optical device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that said output optical fibers are single-mode fibers.
14. Dispositif optique selon la revendication 13, caractérisé en ce que au moins une desdites fibres monomodes présente au moins une lentille en son extrémité, de façon à former une fibre monomode lentillée.14. Optical device according to claim 13, characterized in that at least one of said monomode fibers has at least one lens at its end, so as to form a lensed monomode fiber.
15. Dispositif optique selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite lentille comprend au moins un tronçon de fibre à gradient d'indice rapporté par assemblage et fracture.15. Optical device according to claim 14, characterized in that said lens comprises at least one section of index gradient fiber reported by assembly and fracture.
16. Dispositif optique selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite lentille comprend en outre un tronçon de fibre en silice entre ladite fibre monomode et ledit tronçon de fibre à gradient d'indice rapporté par assemblage et fracture.16. Optical device according to claim 15, characterized in that said lens further comprises a section of silica fiber between said single-mode fiber and said section of fiber with index gradient reported by assembly and fracture.
17. Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage d'un gabarit de filtrage appliqué à au moins une desdites longueurs d'onde.17. Optical device according to any one of claims 1 to 16, characterized in that it comprises means for adjusting a filtering mask applied to at least one of said wavelengths.
18. Dispositif optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit gabarit de filtrage est superposé audit élément diffractif programmable. 18. Optical device according to claim 17, characterized in that said filtering template is superimposed on said programmable diffractive element.
19. Dispositif optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit gabarit de filtrage est inclus dans ledit élément diffractif programmable.19. Optical device according to claim 17, characterized in that said filtering template is included in said programmable diffractive element.
20. Routeur de bandes spectrales caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, le ou lesdits dispositifs comprenant au moins deux fibres optiques de sortie.20. Spectral band router characterized in that it comprises at least one optical device according to any one of claims 1 to 19, the said device or devices comprising at least two output optical fibers.
21. Routeur de bandes spectrales selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit élément diffractif est configurable dynamiquement de façon à router au moins deux bandes spectrales distinctes d'au moins un signal incident, respectivement vers des fibres optiques de sortie Fj distinctes. 21. Spectral band router according to claim 20, characterized in that said diffractive element is dynamically configurable so as to route at least two distinct spectral bands of at least one incident signal, respectively to distinct output optical fibers F j .
22. Routeur de bandes spectrales selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdits moyens de programmation permettent de configurer ledit élément diffractif programmable, de façon que ledit élément diffractif programmable présente, dans ladite au moins une direction, une période spatiale P correspondant à la combinaison d'une pluralité de périodes spatiales E„ où chacune desdites périodes spatiales E, est telle que, lorsque ledit élément diffractif programmable présente ladite période spatiale Pit une bande spectrale centrée sur λj est transférée vers ladite fibre optique de sortie Fj.22. Spectral band router according to claim 20, characterized in that said programming means make it possible to configure said programmable diffractive element, so that said programmable diffractive element has, in said at least one direction, a spatial period P corresponding to the combination of a plurality of spatial periods E „where each of said spatial periods E, is such that, when said programmable diffractive element has said spatial period P it a spectral band centered on λj is transferred to said output optical fiber F j .
23. Dispositif de compensation de dispersion chromatique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 19.23. A chromatic dispersion compensation device, characterized in that it comprises an optical device according to any one of claims 1 to 19.
24. Dispositif de compensation de dispersion chromatique selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'au moins une desdites fibres optiques de sortie est connectée à au moins un tronçon de fibre à compensation chromatique négative. 24. A chromatic dispersion compensation device according to claim 23, characterized in that at least one of said output optical fibers is connected to at least one section of fiber with negative chromatic compensation.
25. Dispositif de compensation de dispersion chromatique selon la revendication 24, caractérisé en ce que lesdits tronçons de fibre à compensation chromatique négative présentent une extrémité réfléchissante. 25. A chromatic dispersion compensation device according to claim 24, characterized in that said sections of fiber with negative chromatic compensation have a reflecting end.
26. Dispositif de compensation de dispersion chromatique selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que lesdites fibres optiques de sortie sont situées sur au moins deux cercles d'isochromatisme distincts.26. A chromatic dispersion compensation device according to any one of claims 23 to 25, characterized in that said fibers output optics are located on at least two distinct isochromatism circles.
27. Dispositif de compensation de dispersion chromatique selon l'une quelconque des revendications 24 et 25, caractérisé en ce que ledit tronçon de fibre optique à compensation chromatique négative est connecté, par une première extrémité, à une première fibre optique de sortie, et, par une deuxième extrémité, à une deuxième fibre optique de sortie.27. A chromatic dispersion compensation device according to any one of claims 24 and 25, characterized in that said section of optical fiber with negative chromatic compensation is connected, by a first end, to a first output optical fiber, and, by a second end, to a second output optical fiber.
28. Dispositif de compensation de dispersion chromatique selon la revendication 27, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième fibres optiques de sortie sont deux fibres diamétralement opposées d'un cercle d'isochromatisme . 28. A chromatic dispersion compensation device according to claim 27, characterized in that said first and second optical output fibers are two diametrically opposite fibers of an isochromatism circle.
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