WO2003060576A2 - Filtre egaliseur de gain dynamique - Google Patents

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WO2003060576A2
WO2003060576A2 PCT/FR2002/002439 FR0202439W WO03060576A2 WO 2003060576 A2 WO2003060576 A2 WO 2003060576A2 FR 0202439 W FR0202439 W FR 0202439W WO 03060576 A2 WO03060576 A2 WO 03060576A2
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Hedi Labidi
Jean-Jacques Guerin
Isabelle Riant
Xavier Bonnet
Carlos De Barros
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Alcatel
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    • H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers

Definitions

  • the present invention relates to the field of optical filters consisting of index gratings, such as Bragg gratings, photo-inscribed in optical fibers and more particularly non-reflective filters with coupling in sheath modes for application to equalizers. gain.
  • index gratings such as Bragg gratings
  • non-reflective filters with coupling in sheath modes for application to equalizers. gain.
  • the gain equalizer filters also known by the acronym GFF for Gain Flattening Filter in English, are integrated into optical systems and are generally associated with optical amplifiers arranged in optical repeaters distributed regularly along transmission lines. Optical amplifiers generally do not provide equal amplification for all wavelengths of the signals transmitted on the different channels of the same transmission line. In particular, with the development of dense transmission applications by wavelength division multiplexing (DWDM, for Dense Wavelength Division Multiplexing), the amplification disparities over a given bandwidth tend to increase. It is therefore necessary to associate with the online amplifiers gain equalizing filters which make it possible to restore the amplification disparities of the different transmission channels of an optical system.
  • DWDM wavelength division multiplexing
  • an optical system is often scalable and it is not uncommon for the parameters of an optical component, such as a gain equalizer, to no longer be adapted at all to actual transmission spectra.
  • an evolution can be due to aging, a variation in temperature, localized interventions on the line or the addition of optical modules or optical transmission channels after the installation of the line.
  • the parameters previously set for the various components of the optical system then become unsuitable.
  • amplifiers Erbium doped or Raman amplifier
  • the amplifiers are associated with pump lasers whose performance is fixed during their installation.
  • amplifiers, like pump lasers, are often standardized and not necessarily well suited to the operating conditions in which they are placed, let alone to changes in these.
  • Optical Amplifier TU4, OFC 2001 which explains the reasons for the need to produce tunable optical components to overcome variations over time in optical systems.
  • the dynamic equalizing filters can be fibers such as Mach Zehnder filters or acousto-optical filters for example, or in free space such as a Faraday rotator.
  • dynamic gain equalizers have the drawback of having high insertion losses (IL ⁇ 6dB, Insertion Losses) and of polarization dependence (PDL ⁇ 0.3 dB, Polarization Dependent Losses) as well as complex conditioning.
  • IL ⁇ 6dB Insertion Losses
  • PDL ⁇ 0.3 dB Polarization Dependent Losses
  • complex conditioning such as for example MEMS or MEOMS type assemblies (respectively for Micro Electro Mechanical Systems and Micro Electro-Optical Mechanical Systems).
  • the equalizing filters can also be constituted by Bragg gratings photo-inscribed on portions of waveguides such as optical fibers or planar waveguides. Such a filter constitutes a component integrated into an optical guide and makes it possible to considerably reduce insertion losses or dependence on polarization.
  • a waveguide is conventionally composed of an optical core, having the function of transmitting and optionally amplifying an optical signal, surrounded by an optical sheath, having the function of confining the optical signal in the heart.
  • the refractive indices of the heart n heart and of the sheath n sheath are such that n heart > n sheath .
  • the core and the sheath form a waveguide.
  • the propagation of an optical signal in a single-mode waveguide breaks down into a fundamental mode guided in the heart and into secondary modes guided over a certain distance in the optical core-sheath assembly,
  • the guide core and / or sheath can be doped so as to be made photosensitive for a Bragg grating inscription, for example with germanium (Ge).
  • a Bragg grating is constituted by a periodic local variation of the refractive index of the guide.
  • the pitch of the network that is to say the distance between two variations of index in the guide, can be constant, variable or multiple.
  • n eff the effective index of the fundamental mode in the heart of the guide.
  • the networks conventionally used for gain equalizations are angle networks or inclined networks, known under the term of SBG for Slanted Bragg Grating in English, or long pitch networks, known under the term of LPG for Long Period Grating in English .
  • Such networks are designed to allow coupling of the fundamental mode in the cladding modes without reflection at the coupling wavelength. It is thus possible to get rid of the essential optical isolators when the gain equalization is carried out with reflective gratings such as straight Bragg gratings.
  • a complete equalizer filter is often composed of a plurality of networks constituting so-called elementary filters each adapted to a portion of the amplification spectral band to be equalized.
  • elementary filters each adapted to a portion of the amplification spectral band to be equalized.
  • the spectral response of the filter depends on the effective index of the fundamental mode propagating in the heart n effCoeur the guide as well as the effective index of the mode m sheath n e fGaine m with which the fundamental mode is coupled in the network.
  • the effective indices are the refractive indices seen by the optical signal propagating in the guide and determine the propagation speeds of the optical modes in the guide. Thus, these indices depend not only on the material constituting the guide, but also on the boundary conditions of each guide.
  • the object of the present invention is to provide a tunable optical filter which allows dynamic gain equalization from at least one index network inscribed in a waveguide.
  • the invention proposes to introduce at least one phase jump in an index network, dynamically, that is to say as required and reversibly. Depending on the number, value and location of the phase jumps introduced, it is possible to precisely adapt the shape of the spectral response of the filter.
  • phase jumps are introduced, and possibly modified or withdrawn, dynamically and therefore after the entry of the network in the waveguide for dynamic tunability of the filter.
  • the present invention relates to a dynamically tunable optical filter comprising an index array inscribed in an optical waveguide portion comprising a core surrounded by an optical sheath, characterized in that the guide portion comprising the network has at least one dynamically introduced phase jump.
  • the phase jump is introduced by a transverse stationary acoustic wave passing through a portion of the optical guide comprising the index grating.
  • the waveguide has at least one rare earth doped region, the phase jump being introduced by transverse optical pumping located in said doped region.
  • FIG. 1 is a block diagram of 'a filter according to the invention
  • FIG. 2 is a graph illustrating the effect of the insertion of a phase jump on the transmission spectrum of a filter
  • FIG. 3 is a graph illustrating the transmission spectrum for an embodiment of the filter according to the invention
  • FIG. 4 is a diagram of a filter according to a particular embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a diagram of a filter according to another particular embodiment of the invention.
  • the optical filter according to the invention consists of a network of index 5 inscribed in a portion of optical waveguide 1, such as an optical fiber or a planar waveguide , comprising a core 10 surrounded by an optical sheath 1 1.
  • the network 5 is a long pitch network, called LPG.
  • the network 5 can be inscribed in the heart 10 and / or in a portion of the sheath 11 of the waveguide 1, according to the modes of implementation and the applications of the filter.
  • the sheath 1 1 of the guide 1 has a border with an external medium which may be air or a material 1 2 forming a coating on the periphery of the sheath 1 1.
  • At least one phase jump 8 is introduced dynamically into the optical guide portion 1 comprising said network 5.
  • Dynamics is understood to mean introducing a phase jump 8 into the network 5 in a controlled and reversible manner, after the physical inclusion of the index network in the waveguide 1.
  • phase jump 8 is induced by a localized modification of the effective refractive index.
  • phase jump ⁇ 211 / ⁇ . (n, -n 0 ) / ⁇ e, [3] with ⁇ the wavelength of the optical signal propagating in the guide, n 0 the index of the material of the guide and n, the locally modified index, and ⁇ e la width of the excited portion generating the phase jump.
  • this index modification can be made in the core 10 and / or in the cladding 1 1 and / or on the periphery 1 2 of the cladding of the guide 1 since these values can act on the spectral response of the index network, as previously explained with reference to relationships [1] and
  • This equation [4] makes it possible to precisely define the value and the location of the phase jump (s) to be inserted in the index array to obtain the desired attenuation at a given wavelength, and thus to tune the response spectral of the filter.
  • the introduction of a phase jump in a network opens a bandwidth in the transmission spectrum of the filter (curve A). This generates two peaks in the spectral response of the filter (curve B) having a contrast and a given wavelength depending on the value of the phase jump introduced.
  • curve A the transmission spectrum of the filter
  • curve B the spectral response of the filter
  • a phase jump of 0.811 was introduced at the center of a long pitch network.
  • the waveguide 1 has at least one rare earth doped region, for example Ytterbium and / or Erbium.
  • This doped region of the guide 1 can be located in the heart 10 or, in the case of an LPG, in the optical sheath 11, for example forming a ring in the sheath, or at the periphery of the sheath, for example in a coating 1 2.
  • This latter arrangement can be advantageous since the rare earth dopants can be deposited on the periphery of the guide after the network has been registered in the guide and by
  • phase jump (s) 8 are then introduced by transverse pumping 9 located in said doped region causing an increase in local index inducing a modification of the effective indices. Pumping is implemented by a pump laser for example and makes it possible to obtain a dynamically tunable filter that is all optical. This embodiment is particularly advantageous because it allows great flexibility in the dynamic tunability of the filter according to the invention. Indeed, the pumping of a doped area of the waveguide can be precisely located and controlled in intensity.
  • this embodiment advantageously makes it possible to act on the shape of the spectral response of the filter without necessarily acting directly on the zone for registering the network.
  • the pumping will locally modify the refractive index of the doped zone and thus introduce a modification of effective index of at least one mode of propagation of the signal.
  • the gain equalizers are generally arranged in optical repeaters arranged along the transmission lines and associated with optical amplifiers.
  • amplifiers it is common for amplifiers to be fiber amplifiers with sheath pumping.
  • pumps are already available in repeaters and can be used to dynamically introduce localized phase jumps in optical filters according to the invention.
  • the dopant chosen is preferably a rare earth material having a high coefficient of non-linearity.
  • n doped the index of the doped area
  • n int the intrinsic index of the doped material
  • n 2 the coefficient of non-linearity
  • a LPG 5 network of 20 mm with a pitch ⁇ of 300 ⁇ m is inscribed in a fiber 1 having a Ytterbium doped ring at 3 w% in the cladding.
  • Pumping at 980 nm with 150 mW of power over an area of about 0.3 mm causes a change in the index of the doped n doped area which will cause a change in the effective index of the sheath n ⁇ Sheath m d ' a propagation mode m given from about 1 .1 10 '5 and thus lead to the introduction of a localized phase jump.
  • a phase jump 8 can be introduced by a transverse acoustic wave 7 passing through the optical guide
  • Such an acoustic wave 7 whose frequency and power are appropriate causes a localized increase in the refractive index in the network constituting a phase jump.
  • n (x, t) n 0 + n 1 .sin ( ⁇ f t-Kx), [5] with ⁇ and K respectively the circular frequency and the wave number of the acoustic wave, and n 0 the initial index of the material.
  • the present invention proposes to induce a transverse acoustic wave 7 which crosses the optical guide 1 in a direction X perpendicular to the direction Z of propagation of the optical signal in the guide.
  • this transverse standing acoustic wave 7 crosses the guide 1 over a portion of the network of index 5.
  • the acoustic wave 7 thus causes a modification of the refractive index, according to the relation [5], located on in the network of index 5 and causes a modification of the equation of transmission of the optical signal in the filter according to the relation [3].
  • the period of the acoustic wave 7 is greater than the diameter of the optical guide.
  • a sound transducer 20 is arranged laterally with respect to the network 5 inscribed in the optical guide 1.
  • a piece of silica 21 can be placed over the distance separating the transducer 20 from the guide 1 in order to initiate and guide the acoustic wave to the optical guide 1.
  • An acoustic absorbent 22 can be placed on the side of the guide opposite to the transducer 20 in order to avoid parasitic acoustic reflections from the induced standing wave 7.
  • phase jumps 8 can also be introduced, according to the embodiments, by a mechanical action or thermal located on the optical sheath 1 1 or on the periphery 12 of the sheath 1 1 of the waveguide 1.

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Abstract

Filtre optique dynamiquement comprenant un réseau d'indice (5) inscrit dans une portion de guide d'onde (1) comprenant un coeur entouré d'une gaine optique, caractérisée en ce que la portion de guide comprenant le réseau (5) présente au moins un saut de phase (8) introduit transversalement dynamiquement.

Description

FILTRE EGALISEUR DE GAIN DYNAMIQUE
La présente invention concerne le domaine des filtres optiques constitués de réseaux d'indice, tel que les réseaux de Bragg, photo-inscrits dans des fibres optiques et plus particulièrement des filtres non réflecteurs à couplage dans les modes de gaines pour une application à des égaliseurs de gain.
Les filtres égaliseurs de gain, connus également sous l'acronyme de GFF pour Gain Flattening Filter en anglais, sont intégrés dans des systèmes optiques et sont généralement associés à des amplificateurs optiques disposés dans des répéteurs optiques répartis régulièrement le long de lignes de transmission. Les amplificateurs optiques ne fournissent généralement pas une amplification égale pour toutes les longueurs d'onde des signaux transmis sur les différents canaux d'une même ligne de transmission. En particulier, avec le développement des applications de transmission dense par multiplexage en longueur d'onde (DWDM, pour Dense Wavelength Division Multiplexing), les disparités d'amplification sur une bande passante donnée ont tendance à s'accentuer. Il est donc nécessaire d'associer aux amplificateurs en ligne des filtres égaliseurs de gain qui permettent de rétablir les disparités d'amplification des différents canaux de transmission d'un système optique. Or, un système optique est souvent évolutif et il n'est pas rare que les paramètres d'un composant optique, tel qu'un égaliseur de gain, ne soient plus du tout adaptés aux spectres de transmission réels. Par exemple, une telle évolution peut être due à un vieillissement, à une variation de température, à des interventions localisées sur la ligne ou à des ajouts de modules optiques ou de canaux optiques de transmission après l'installation de la ligne. Les paramètres préalablement fixés des différents composants du système optique deviennent alors inadaptés.
De plus, dans le cas d'amplificateurs à fibre (dopée Erbium ou amplificateur Raman), les amplificateurs sont associés à des lasers de pompe dont les performances sont fixées lors de leur installation. Or, les amplificateurs tout comme les lasers de pompe sont souvent standardisés et pas forcément bien adaptés aux conditions de fonctionnement dans lesquels ils sont placés, ni à fortiori aux évolutions de celles ci.
104532/MK/OOCD F:\Salle\F104532\PREMDEP\ADMlN\depot.do Concernant les problèmes spécifiques liés à l'évolution des systèmes optiques, on se reportera à l'article de Simon P. Parry et al, « Dynamically Flattened
Optical Amplifier », TU4, OFC 2001 qui expose les raisons d'une nécessité de réaliser des composants optiques accordables pour pallier les variations dans le temps des systèmes optiques.
Il est donc nécessaire de réaliser des filtres égaliseurs qui permettent d'accorder dynamiquement leur réponse spectrale pour correspondre aux évolutions des conditions de fonctionnement des systèmes optiques dans lesquels ils sont disposés. II est également nécessaire de prévoir un conditionnement adapté permettant d'accorder facilement sur une large gamme spectrale et sans pertes de tels filtres égaliseurs de gain (connus comme DGE pour Dynamical Gain Equalizer).
Les filtres égaliseurs dynamiques peuvent être fibres tels que les filtres Mach Zehnder ou les filtres acousto-optique par exemple, ou en espace libre tel qu'un rotateur de Faraday. Cependant de tels égaliseurs de gain dynamiques présentent l'inconvénient d'avoir de fortes pertes d'insertion (IL<6dB, Insertion Losses) et de dépendance à la polarisation (PDL<0.3 dB, Polarisation Dépendent Losses) ainsi qu'un conditionnement complexe, comme par exemple des montages de type MEMS ou MEOMS (respectivement pour Micro Electro Mechanical Systems et Micro Electro- Optical Mechanical Systems).
Les filtres égaliseurs peuvent également être constitués par des réseaux de Bragg photo-inscrits sur des portions de guides d'onde tels que des fibres optiques ou des guides d'ondes planaires. Un tel filtre constitue un composant intégré à un guide optique et permet de réduire considérablement les pertes d'insertion ou de dépendance à la polarisation.
Un guide d'onde est classiquement composé d'un cœur optique, ayant pour fonction de transmettre et éventuellement d'amplifier un signal optique, entouré d'une gaine optique, ayant pour fonction de confiner le signal optique dans le cœur. A cet effet, les indices de réfraction du cœur ncoeur et de la gaine ngaine sont tels que ncoeur>ngaine. Ainsi, le cœur et la gaine forment un guide d'onde. Comme cela est bien connu, la propagation d'un signal optique dans un guide d'onde monomode se décompose en un mode fondamental guidé dans le cœur et en des modes secondaires guidés sur une certaine distance dans l'ensemble cœur-gaine optique,
104532/MK/OOCD F:\Salle\Fl 04532\P EMDEP\ADMIN\depot.d< appelés également modes de gaine. La gaine est elle-même entourée d'un milieu extérieur d'indice de réfraction nexl > ou < ngainθ. L'ensemble cœur-gaine associé au milieu extérieur forme à nouveau un guide d'onde.
Le cœur et/ou la gaine du guide peuvent être dopés de manière à être rendus photosensibles pour une inscription de réseau de Bragg, par exemple avec du germanium (Ge).
Classiquement, un réseau de Bragg est constitué par une variation locale périodique de l'indice de réfraction du guide. Le pas du réseau, c'est à dire la distance entre deux variations d'indice dans le guide, peut être constant, variable ou multiple. Dans le cas d'un réseau à pas constant Λ, la variation périodique de l'indice de réfraction distribué le long de l'axe de transmission optique dans une portion du guide crée un miroir réfléchissant pour une longueur d'onde donnée, dite longueur de Bragg λB, selon la relation : λB = 2.Λ.neff. [1 ]
Avec neff, l'indice effectif du mode fondamental dans le cœur du guide. Les réseaux classiquement utilisés pour des égalisations de gain sont des réseaux en angle ou réseaux inclinés, connus sous le terme de SBG pour Slanted Bragg Grating en anglais, ou des réseaux à long pas, connus sous le terme de LPG pour Long Period Grating en anglais. De tels réseaux sont conçus pour permettre un couplage du mode fondamental dans les modes de gaine sans réflexion à la longueur d'onde de couplage. Il est ainsi possible de s'affranchir des isolateurs optiques indispensables lorsque l'égalisation de gain est réalisée avec des réseaux réflecteurs tels que les réseaux de Bragg droits.
Un filtre égaliseur complet est souvent composé d'une pluralité de réseaux constituant des filtres dits élémentaires adaptés chacun à une portion de la bande spectrale d'amplification à égaliser. Ainsi, pour réaliser un égaliseur de gain dynamique, il faut modifier la réponse spectrale des filtres élémentaires dynamiquement, c'est à dire modifier un des paramètres de la relation [1 ].
Dans le cas d'un réseau à long pas, dit LPG, la réponse spectrale du filtre dépend de l'indice effectif du mode fondamental se propageant dans le cœur neffCoeur du guide ainsi que de l'indice effectif du mode m de gaine ne fGaine m avec lequel le mode fondamental est couplé dans le réseau.
En effet, la relation de Bragg [1 ], pour un mode de gaine m donné, pour les réseaux à long pas s'exprime comme suit :
104532/MK/OOCD F:\SalIe\Fl 04532\PREMDEP\ADMIN\depot.do λB m = Λ(ne fCoeur - neffGαine m), avec Λ le pas du réseau LPG. [2]
Les indices effectifs sont les indices de réfraction vus par le signal optique se propageant dans le guide et déterminent les vitesses de propagation des modes optiques dans le guide. Ainsi, ces indices dépendent non seulement du matériau constituant le guide, mais également des conditions aux frontières de chaque guide.
Cette particularité des réseaux à long pas les rend particulièrement bien adaptés à des applications de filtres accordables car une action localisée sur le coeur et/ou sur la gaine et/ou sur le milieu périphérique extérieur à la gaine peut induire une modification d'un des indices effectifs (ne fCoeur ou ne fGainΘ ) et donc de la forme de la réponse spectrale du filtre. De plus, les pertes d'insertion dans un tel filtre sont faibles et les méthodes de fabrication connues de tels filtres permettent d'obtenir des pertes de dépendance à la polarisation très faibles (<0.1 dB).
Une publication dans « FibreSystems Europe » d'avril 2002, pp 20-22, « Gain flattening drives the évolution to agile networks » expose les besoins des systèmes optiques pour des égaliseurs de gain dynamiques. Cette publication présente, entre autre, une technique de la société DigiLens basée sur une technologie de guide d'onde planaire recouvert d'une couche de polymère dopé avec des cristaux liquides dans laquelle sont réalisés des réseaux de Bragg pour un couplage optique du guide d'onde vers le polymère. Une excitation électrique des cristaux liquides au niveau desdits réseaux de Bragg permet de modifier la modulation d'indice du filtre de Bragg et entraîne une atténuation sélective du réseau excité. Il est ainsi possible de modifier dynamiquement la réponse spectrale du filtre égaliseur.
L'objet de la présente invention est de proposer un filtre optique accordable qui permette une égalisation de gain dynamique à partir d'au moins un réseau d'indice inscrit dans un guide d'onde.
A cet effet, l'invention propose d'introduire au moins un saut de phase dans un réseau d'indice, de manière dynamique, c'est à dire selon les besoins et de manière réversible. Selon le nombre, la valeur et l'emplacement des sauts de phase introduits, il est possible d'adapter précisément la forme de la réponse spectrale du filtre.
Il est déjà connu d'introduire des sauts de phase lors de l'inscription d'un réseau de Bragg, avec un masque de phase approprié, pour un ajustement de la
104532/MK/OOCD F:\Salle\Fl 04532\PREMDEP\ADMIN\depot.d réponse spectrale du filtre répondant à un gabarit donné. Une telle technique est décrite dans la publication de C. Martinez et P. Ferdinand, « Analysis of phase-shifted fiber Bragg gratings written with phase plates », Applied Optics, 20 May 1999, vol.38, Nol 5, pp 3223-3228. Cet article décrit les effets optiques des sauts de phase dans un réseau de Bragg et détaille les équations de transmission optique à travers un tel réseau.
Mais, selon l'invention, les sauts de phases sont introduits, et éventuellement modifiés ou retirés, dynamiquement et donc postérieurement à l'inscription du réseau dans le guide d'onde pour une accordabilité dynamique du filtre.
Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un filtre optique accordable dynamiquement comprenant un réseau d'indice inscrit dans une portion de guide d'onde optique comprenant un cœur entouré d'une gaine optique, caractérisée en ce que la portion de guide comprenant le réseau présente au moins un saut de phase introduit dynamiquement.
Selon un mode de réalisation, le saut de phase est introduit par une onde acoustique stationnaire transverse traversant une portion du guide optique comprenant le réseau d'indice.
Selon un autre mode de réalisation, le guide d'onde présente au moins une région dopée terre rare, le saut de phase étant introduit par un pompage optique transverse localisé dans ladite région dopée.
Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est un schéma de principe d'un filtre selon l'invention; la figure 2 est un graphe illustrant l'effet de l'insertion d'un saut de phase sur le spectre de transmission d'un filtre; la figure 3 est un graphe illustrant le spectre de transmission pour un mode de mise en œuvre du filtre selon l'invention; la figure 4 est un schéma d'un filtre selon un mode de réalisation particulier de l'invention;
104532/MK/OOCD F:\Salle\F104532\PREMDEP\ADMIN\depot.dc la figure 5 est un schéma d'un filtre selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention.
Le filtre optique selon l'invention, illustré schématiquement sur la figure 1 , est constitué d'un réseau d'indice 5 inscrit dans une portion de guide d'onde optique 1 , tel qu'une fibre optique ou un guide d'onde planaire, comprenant un cœur 10 entouré d'une gaine optique 1 1 . Dans l'exemple illustré sur la figure 1 , le réseau 5 est un réseau à long pas, dit LPG. Le réseau 5 peut être inscrit dans le cœur 10 et/ou dans une portion de la gaine 1 1 du guide d'onde 1 , selon les modes de mise en œuvre et les applications du filtre. La gaine 1 1 du guide 1 présente une frontière avec un milieu extérieur qui peut être de l'air ou un matériau 1 2 formant un revêtement sur la périphérie de la gaine 1 1 .
Selon l'invention au moins un saut de phase 8 est introduit dynamiquement dans la portion de guide optique 1 comprenant ledit réseau 5. On entend par dynamique le fait d'introduire un saut de phase 8 dans le réseau 5 de manière contrôlée et réversible, postérieurement à l'inscription physique du réseau d'indice dans le guide d'onde 1 .
De manière générale, comme cela est définie dans la publication préalablement citée « Analysis of phase-shifted fiber Bragg gratings written with phase plates », un saut de phase 8 est induit par une modification localisée d'indice effectif de réfraction.
On définit un saut de phase ΔΦ par la relation mathématique suivante : ΔΦ = 211/λ . (n,-n0)/δe, [3] avec λ la longueur d'onde du signal optique se propageant dans le guide, n0 l'indice du matériau du guide et n, l'indice modifié localement, et δe la largeur de la portion excitée générant le saut de phase. Selon les modes de réalisation, cette modification d'indice peut être apportée dans le cœur 10 et/ou dans la gaine 1 1 et/ou sur la périphérie 1 2 de la gaine du guide 1 puisque ces valeurs peuvent agir sur la réponse spectrale du réseau d'indice, tel que cela a été précédemment expliqué en référence aux relations [1 ] et
[2].
En effet, l'équation de transmission d'un signal optique à travers un réseau d'indice dans lequel un saut de phase a été introduit s'exprime comme suit :
1 04532/MK/OOCD F:\Salle\F104532\PREMDEP\ADMIN\depot.dc T(λ) = γ4 / (r2 + [D, - r(D,-r).(l -2cos(ΔΦ))] + [D2 .(D2-2rsin(ΔΦ))] ) [4] Avec γ2 = Ω2 - Δβ2, où Ω = LTΔn0η/λ est le coefficient de couplage, avec Δn0 la modulation d'indice du réseau et η le facteur de confinement du guide, et où Δβ =π/Λ - 2ITneffΛ ; Avec = Ω2 sinh(γl)sinh(γl'), où I et I' sont les longueurs de réseau de part et d'autre du saut de phase, avec l + l'≈L, la longueur totale du réseau. Avec D, = γ2 cosh(γL), et D2 = Δβ.γ.sinh(γL)
Cette équation [4] permet de définir précisément la valeur et l'emplacement du ou des sauts de phase à insérer dans le réseau d'indice pour obtenir l'atténuation recherchée à une longueur d'onde donnée, et d'accorder ainsi la réponse spectrale du filtre.
Comme illustré sur la figure 2, l'introduction d'un saut de phase dans un réseau ouvre une bande passante dans le spectre de transmission du filtre (courbe A). Cela engendre deux pics dans la réponse spectrale du filtre (courbe B) ayant un contraste et une longueur d'onde donnée dépendant de la valeur du saut de phase introduit. Dans l'exemple de la figure 2, un saut de phase de 0.811 a été introduit au centre d'un réseau à long pas.
Ainsi, par un contrôle dynamique de l'emplacement, du nombre et de la valeur des sauts de phase, qui peuvent être compris entre 0 et 211, il devient possible de dessiner précisément le profil de réponse spectrale du filtre à réseau d'indice, tel que cela est illustré par l'exemple du graphe de la figure 3, pour lequel trois sauts de phase ont été introduits dans un LPG en trois endroits distincts et avec trois valeurs différentes. On obtient ainsi un filtre accordable dynamiquement par un contrôle approprié du nombre, de la valeur et de l'emplacement des sauts de phase introduits.
Selon un mode de réalisation, illustré sur la figure 4, le guide d'onde 1 présente au moins une région dopée terre rare, par exemple Ytterbium et/ou Erbium. Cette zone dopée du guide 1 peut être située dans le cœur 10 ou, dans le cas d'un LPG, dans la gaine optique 1 1 , par exemple formant un anneau dans la gaine, ou à la périphérie de la gaine, par exemple dans un revêtement 1 2. Cette dernière disposition peut être avantageuse car les dopants de terre rare peuvent être déposés sur la périphérie du guide après inscription du réseau dans le guide et par
104532/MK/OOCD F:\Salle\F104532\PREMDEP\ADMlN\depot.d< conséquent ne pas influer sur la propriété de photosensibilité du guide. De plus, certains dopants peuvent avoir des propriétés absorbantes dans la bande de travail considérée (par exemple l'Erbium est absorbant dans la bande C) et nuire ainsi à l'efficacité de transmission du signal dans le guide. Le ou les sauts de phase 8 sont alors introduits par pompage transverse 9 localisé dans ladite région dopée provoquant une augmentation d'indice locale induisant une modification des indices effectifs. Le pompage est mis en oeuvre par un laser de pompe par exemple et permet d'obtenir un filtre accordable dynamiquement tout optique. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux car il permet une grande flexibilité de l'accordabilité dynamique du filtre selon l'invention. En effet, le pompage d'une zone dopée du guide d'onde peut être précisément localisé et contrôlé en intensité.
De plus, ce mode de réalisation permet avantageusement d'agir sur la forme de la réponse spectrale du filtre sans agir obligatoirement directement sur la zone d'inscription du réseau. En effet, le pompage va modifier localement l'indice de réfraction de la zone dopée et introduire ainsi une modification d'indice effectif d'au moins un mode de propagation du signal.
En outre, les égaliseurs de gain sont généralement disposés dans des répéteurs optiques disposés le long des lignes de transmission et associés à des amplificateurs optiques. Or, il est courant que les amplificateurs soient des amplificateurs à fibre avec pompage par la gaine. Ainsi, des pompes sont d'ores et déjà disponibles dans les répéteurs et peuvent être utilisées pour introduire dynamiquement des sauts de phase localisés dans des filtres optiques selon l'invention.
Le dopant choisi est préférentiellement un matériau de terre rare présentant un coefficient de non-linéarité élevé. Ainsi, l'effet de l'augmentation de l'indice de réfraction de la zone dopée sera d'autant plus important que l'intensité du faisceau de pompage est importante selon la relation : ndopé=nint+n2I ,
Avec ndopé l'indice de la zone dopée, nint l'indice intrinsèque du matériau dopé, n2 le coefficient de non-linéarité, et
104532/MK/OOCD F:\Salle\F104532\PREMDEP\ADMIN\depot.d. I l'intensité du faisceau de pompage.
Par exemple, un réseau LPG 5 de 20 mm avec un pas Λ de 300 μm est inscrit dans une fibre 1 présentant un anneau dopé Ytterbium à 3 w% dans la gaine. Un pompage à 980 nm avec 150 mW de puissance sur une zone d'environ 0.3 mm provoque une modification de l'indice de la zone dopée ndopé qui va entraîner une modification de l'indice effectif de la gaine nβ Gaine m d'un mode de propagation m donné d'environ 1 .1 10'5 et entraîner ainsi l'introduction d'un saut de phase localisé.
Selon un autre mode de réalisation, illustré sur la figure 5, un saut de phase 8 peut êire introduit par une onde acoustique transverse 7 traversant le guide optique
1 au niveau du réseau 5 inscrit. Une telle onde acoustique 7 dont la fréquence et la puissance sont appropriées provoque une augmentation localisée de l'indice de réfraction dans le réseau constituant un saut de phase.
De manière très générale, une onde acoustique se propageant dans un matériau d'indice de réfraction n0 provoque une modulation d'indice périodique répondant à l'équation suivante : n(x, t) = n0 + n1.sin(Ωft-Kx), [5] avec Ω et K respectivement la fréquence circulaire et le nombre d'onde de l'onde acoustique, et n0 l'indice initial du matériau. II est déjà bien connu de réaliser des filtres acousto-optique dans lesquels une onde acoustique se propage longitudinalement dans une fibre optique, pour des applications d'égalisation de gain. Une onde acoustique stationnaire est injectée dans un guide d'onde et induit une modulation d'indice régulière qui produit les mêmes effets qu'un réseau d'indice photo-inscrit. Un changement de fréquence de l'onde acoustique permet en outre de modifier le pas et d'accorder ainsi la réponse du filtre égaliseur.
II a également été envisagé de coupler une onde acoustique à un signal optique en entrée d'un réseau de Bragg pour une application de compensation de la dispersion chromatique. Le brevet US 5 982 963 présente un réseau à pas variable, dit chirpé, dans lequel une onde acoustique se propage longitudinalement afin d'accorder la compensation de dispersion d'un signal optique se propageant dans le guide comportant le réseau chirpé. Cette onde acoustique se propage dans la même direction que l'onde optique.
104532/MK/OOCD F:\Salls\F104532\PREMDEP\ADMIN\depot.dc La présente invention, en revanche, propose d'induire une onde acoustique transverse 7 qui traverse le guide optique 1 selon une direction X perpendiculaire à la direction Z de propagation du signal optique dans le guide.
Selon l'invention, cette onde acoustique stationnaire transverse 7 traverse le guide 1 sur une portion du réseau d'indice 5. L'onde acoustique 7 provoque ainsi une modification de l'indice de réfraction, selon la relation [5], localisée sur dans le réseau d'indice 5 et entraîne une modification de l'équation de transmission du signal optique dans le filtre selon la relation [3].
Pour que la modification d'indice induite par l'onde acoustique soit sensible, il importe que la période de l'onde acoustique 7 soit supérieure au diamètre du guide optique.
Selon un mode de réalisation envisageable, un transducteur sonore 20 est disposé latéralement par rapport au réseau 5 inscrit dans le guide optique 1 . Une pièce de silice 21 peut être disposée sur la distance séparant le transducteur 20 du guide 1 afin d'amorcer et guider l'onde acoustique jusqu'au guide optique 1 . Un absorbant acoustique 22 peut être disposé du côté du guide opposé au transducteur 20 afin d'éviter des réflexions acoustiques parasites de l'onde stationnaire induite 7.
Dans le cas d'un réseau à long pas, LPG, et en se basant sur les particularités de la relation de Bragg [2], les sauts de phase 8 peuvent également être introduits, selon les modes de réalisation, par une action mécanique ou thermique localisée sur la gaine optique 1 1 ou sur la périphérie 12 de la gaine 1 1 du guide d'onde 1 .
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Claims

REVENDICATIONS
1 . Filtre optique αccordαble dynamiquement comprenant un réseau d'indice (5) inscrit dans une portion de guide d'onde optique (1 ) comprenant un coeur (1 0) entouré d'une gaine optique (1 1 ), caractérisée en ce que la portion de guide comprenant le réseau (5) présente au moins un saut de phase (8) introduit transversalement dynamiquement.
2. Filtre optique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le réseau (5) est inscrit dans le cœur (1 0) et/ou dans une portion de la gaine (1 1 ) photosensible du guide d'onde optique (1 ).
3. Filtre optique selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le saut de phase (8) est introduit par une onde acoustique stationnaire transverse
(7) traversant une portion du guide optique (1 ).
4. Filtre optique selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le guide optique (1 ) présente au moins une région dopée terre rare, le saut de phase (8) étant introduit par un pompage optique transverse (9) localisé dans ladite région dopée.
5. Filtre optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dopant de la région dopée est de l'Ytterbium.
6. Filtre optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dopant de la région dopée est de l'Erbium.
7. Filtre optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la région dopée est située dans le cœur (1 0) du guide (1 ) et/ou dans la gaine (1 1 ) du guide (1 ) et/ou sur la périphérie (1 2) de la gaine (1 1 ) du guide (1 ).
S. Filtre optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau (5) est un réseau à long pas (LPG).
9. Filtre optique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le saut de phase
(8) est introduit par une action mécanique localisée sur la gaine (1 1 ) ou sur la périphérie (1 2) de la gaine du guide optique (1 ).
1 0. Filtre optique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le saut de phase (8) est introduit par une action thermique localisée sur la gaine (1 1 ) ou sur la périphérie (1 2) de la gaine du guide optique (1 ).
1 1 . Filtre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le réseau (5) est un réseau en angle (SBG).
12. Filtre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le réseau (5) est un réseau de Bragg droit (BG).
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