WO2010133488A1 - Procédé et système d'observation de modes transverses d'un guide optique - Google Patents

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WO2010133488A1
WO2010133488A1 PCT/EP2010/056507 EP2010056507W WO2010133488A1 WO 2010133488 A1 WO2010133488 A1 WO 2010133488A1 EP 2010056507 W EP2010056507 W EP 2010056507W WO 2010133488 A1 WO2010133488 A1 WO 2010133488A1
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optical
wavelength
optical signal
waveguide
elementary surface
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PCT/EP2010/056507
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Stéphane BLIN
Monique Thual
Thanh Nam Nguyen
Duc Minh Nguyen
Philippe Rochard
Thierry Chartier
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
    • G01M11/335—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face using two or more input wavelengths

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for observing transverse modes of an optical guide.
  • Optical guides such as optical fibers are an essential support for guided light propagation.
  • Some optical fibers are multi-mode, i.e., light can propagate in different transverse modes, each having a characteristic spatial pattern and a characteristic propagation constant. Multimodal propagation may be advantageous in some situations but is in most cases deleterious.
  • Increasing the diameter of an optical fiber makes it possible to increase the optical power transmitted by the optical fiber.
  • the optical power is diluted, that is to say that the optical intensity expressed in W / m 2 is reduced for the same optical power expressed in W that would be transmitted in a fiber optical of smaller diameter.
  • the effects related to the nonlinearities, or even the damage of the optical fiber related to the propagation of high intensities in the optical fiber, are thus reduced.
  • transverse modes degrade the quality of the beam, and can generate new frequencies by mixing waves. It is therefore necessary to be able to observe the transverse modes in order to characterize an optical fiber, or even to extract the energy distribution of each mode, in order to anticipate, for example, the associated degradation of the beam quality at the output of the optical fiber. .
  • the multimodal behavior is not limited to large diameter fibers.
  • the so-called micro-structured fibers fibers that have been very popular since the end of the 1990s, make it possible to control many aspects of light.
  • the difficulty of manufacturing these optical fibers often leads to multimodal behavior, even for small diameter fibers, which is also important to observe and quantify.
  • These optical fibers are used in many areas of photonics, such as fiber optic lasers, optical telecommunications, and so on. To guarantee the correct operation of the systems in which these optical fibers are used, it is also necessary to be able to observe the propagation modes in these optical fibers, or even to measure the energy distribution of the light power in the various existing modes.
  • the object of the invention is to solve the drawbacks of the prior art by proposing a method and a system which make it possible in a simple and inexpensive way to observe the transverse modes of an optical guide.
  • the invention proposes a method for observing transverse modes of an optical waveguide, characterized in that the method comprises the steps of: injection, at one end of the optical waveguide, of a succession of optical signals, each optical signal having a main component at a wavelength ⁇ k, with k between 1 and K, different from the wavelengths of the principal components of the other optical signals, for each optical signal having a principal component at a wavelength ⁇ k:
  • the present invention relates to a system for observing transverse modes of an optical guide, characterized in that the system comprises:
  • each optical signal having a principal component at a wavelength ⁇ k, with k lying between 1 and K, different from the wavelengths main components of other optical signals,
  • each peak corresponding to a transverse mode of the waveguide.
  • the optical signal prior to the capture of the optical image of the optical signal, the optical signal is magnified.
  • the optical signal is magnified prior to the capture of the optical image of the optical signal.
  • the intensities of each transverse mode are determined.
  • the optical signals transmitted at one end of the optical guide are generated by a broadband optical source associated with an optical filter successively tuned to the wavelength of each principal component.
  • a broadband optical source associated with an optical filter successively tuned to the wavelength of each principal component.
  • each optical signal transmitted at one end of the optical guide is generated by an optical source delivering an optical signal whose main component has a single wavelength.
  • FIG. . 1 shows the transverse mode observation system of an optical guide according to the present invention
  • FIG. 2 represents an algorithm for observing transverse modes of a waveguide according to the present invention and for quantifying the power contained in each mode.
  • Fig. 1 shows the system for observing transverse modes of an optical guide according to the present invention.
  • the transverse mode observation system of an optical guide comprises an adjustable optical source SO, an optical guide FO, if necessary a lens L consisting of at least one lens, an image capture device CA and a control and treatment device 10.
  • the adjustable optical source SO is for example an optical source delivering an optical signal whose principal component is at a wavelength controlled by the control and processing device 10 or is a broadband optical source associated with an optical filter provided on a wavelength controlled by the control and processing device 10.
  • the optical filter is for example a filter based on thin layers and / or interferometric cavities.
  • the signal delivered by the adjustable optical source SO is transmitted in the optical waveguide FO to be characterized.
  • the optical guide FO is preferably a micro-structured optical fiber or not.
  • the length of the optical fiber is at least greater than a few centimeters so that the different group propagation times of the different modes can be distinguished after Fourier transform. If necessary, opposite the output of the optical waveguide FO to be characterized, is placed a lens L consisting of at least one lens.
  • the function of the objective is to magnify the image of the output of the FO waveguide at the level of the CA image capture device.
  • the image capture device CA is for example a CCD sensor or a digital camera or a digital camera comprising a CCD sensor or any other non-digital imaging device.
  • the image capture device CA consists of elementary elements such as, for example, pixels of a CCD sensor.
  • the lens L and the CA image capture device can be united in a single device. Each shooting and / or transfer of each shot is controlled and / or controlled by the control and processing device 10.
  • the control and processing device 10 is adapted to perform from one or more software modules the steps of the algorithm as described with reference to FIG. 2.
  • the control and processing device 10 is, without limitation, a computer.
  • the control and processing device 10 comprises a communication bus 101 to which are connected a processor 100, a non-volatile memory 102, a random access memory 103, a communication interface 106 with the image capture device CA and the optical source adjustable SO and a human-machine interface consisting of at least one keyboard, a screen or a speaker not shown in FIG. 1.
  • the control and processing device 10 receives, from the image capture device CA, the values recorded for each elementary surface of the image capture device CA.
  • the non-volatile memory 102 stores the software modules implementing the invention, as well as the data making it possible to implement the algorithm which will be described hereinafter with reference to FIG. 2.
  • This storage means is readable by the microprocessor 100.
  • This storage means is integrated or not to the control and processing device 10, and can be removable.
  • the software modules according to the present invention are transferred into the random access memory 103 which then contains the executable code of the invention as well as the data necessary for the implementation of the invention.
  • Fig. 2 represents an algorithm for observing transverse modes of a waveguide according to the present invention and for quantifying the power contained in each mode.
  • the present algorithm is executed by the processor 100 of the control and processing device 10.
  • the processor 100 initializes the variable k to the value 1.
  • the variable k is used to vary the length of the wave ⁇ k of the optical signal delivered by the adjustable optical source SO.
  • the processor 100 controls the transfer, via the interface 106, of a command for the adjustable optical source SO to deliver an optical signal of wavelength ⁇ k.
  • the processor 100 controls the reading, via the interface 106, of the optical power received by each elementary surface Xk, ij of the AC sensor of size I * J to the length of wave ⁇ k, with i varying from 1 to I and j varying from 1 to J.
  • step E203 the optical power received by each elementary surface Xk, i j is stored in the RAM 103. It should be noted here that for the wavelength ⁇ k , in a single operation, the optical powers received by all the elementary surfaces of the AC sensor are received by the control and processing device 10.
  • step E204 increments the variable k and returns to step E202.
  • step E206 the processor 100 initializes the variable i to the value 1.
  • step E207 the processor 100 initializes the variable j to the value 1.
  • step E208 the processor 100 initializes the variable k at the value 1.
  • the processor 100 reads the optical power received by the elementary surface Xk, i j stored in step E203.
  • the processor 100 inserts the optical power Xk, i j received by the elementary surface X 11J into a curve representative of the variations of the optical power received by the elementary surface X 11J as a function of the wavelength. ⁇ k of the optical signal. This curve is for example displayed on the screen of the control and processing device 10.
  • each mode is characterized by a group index of its own.
  • the interference state varies sinusoidally as a function of the wavelength and the curve thus formed is representative of a fluted spectrum.
  • step E210 the processor 100 does not execute step E210 and proceeds from step E209 to step E210.
  • step E213 the processor 100 executes a Fast Fourier Transform (FFT) on the different values read for the elementary surface X 1J .
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the Fourier transform allows to isolate the interferences at different periods and to extract the transverse profiles of different pairs of modes by observing the amplitude of the interferences at different periods. Indeed, the period of these interferences is characteristic of the difference in group speed between the modes.
  • the Fourier transform makes it possible to have a representation of amplitudes with several values of group delay differences.
  • the processor 100 identifies the interferences.
  • the processor 100 identifies the amplitude peaks that exist in the representation of amplitudes with several values of group delay differences.
  • Each peak thus corresponds to the interference between two transverse modes of the waveguide.
  • the processor 100 determines the profiles in intensity and optical power of the two transverse modes corresponding to each peak of the Fourier transform.
  • B (i) be the Fourier transform as a function of t, a group time difference between two modes (or any other proportional or inversely proportional variable) obtained in step E213.
  • H 1J 1J * 1 / (1 + ((l-sqrt (l-4 * (5 (0/5 (0)) 2 )) / (2 ⁇ (0/5 (0))) 2 )
  • H 1J IT 1J * ((1-sqrt (1-4 * (5 (0/5 (0)) 2 )) / (2 ⁇ (0/5 (0))) 2 / (1 + ((l -sqrt (l- 4 * (B (i) / B (0) f)) / (2 * B (t) / B (0)) f) where sqrt () is the square root of ().
  • the processor 100 checks whether j is equal to J.
  • step E218 the processor 100 proceeds to step E217, increments the variable j and returns to step E208.
  • the processor 100 checks whether i is equal to I.
  • the optical guide FO has been characterized. If not, the processor 100 proceeds to step E219, increments the variable i, and returns to step E207. It should be noted here that, alternatively, the iterations at i and j previously described can be avoided.
  • the Fourier transform of all the images can be performed in an iteration by a matrix calculation tool such as the "Matlab ⁇ " tool, thus gaining in speed.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'observation de modes transverses d'un guide optique dans lequel on injecte, à une extrémité du guide optique, une succession de signaux optiques de différentes longueurs d'ondes. Pour chaque signal optique, on capture une image optique (E202) du signal optique à l'aide d'un capteur optique comprenant une pluralité de surfaces élémentaires x i,,j. Pour chaque surface élémentaire x i,,j, on obtient (E209) la puissance optique x k,i,,j reçue pour chaque longueur d'onde. On effectue une transformation de Fourier (E213) des puissances optiques x k,i,,j en fonction de la longueur d'onde afin d'identifier (E214) les interférences entre tout couple de modes existants. De ces interférences sont calculés les profils en intensité des modes et leur puissance optique.

Description

Procédé et système d'observation de modes transverses d'un guide optique
La présente invention concerne un procédé et un système d'observation de modes transverses d'un guide optique.
Les guides optiques tels que les fibres optiques sont un support essentiel pour la propagation guidée de la lumière. Certaines fibres optiques sont multi-modes, c'est-à- dire que la lumière peut se propager selon différents modes transverses, chacun ayant un profil spatial caractéristique et une constante de propagation caractéristique. La propagation multimodale peut être avantageuse dans certaines situations mais est dans la majorité des cas délétère.
Actuellement, les fibres optiques légèrement multi-modes sont de plus en plus courantes pour la réalisation de sources laser à fibre de puissance.
L'augmentation du diamètre d'une fibre optique permet d'augmenter la puissance optique transmise par la fibre optique. En augmentant le diamètre d'une fibre optique, la puissance optique est diluée, c'est-à-dire que l'intensité optique exprimée en W/m2 est réduite pour une même puissance optique exprimée en W qui serait transmise dans une fibre optique de moindre diamètre. Les effets liés aux non linéarités, voire l'endommagement de la fibre optique lié à la propagation de fortes intensités dans la fibre optique, sont ainsi réduits.
Les fibres optiques de diamètre important supportent potentiellement plusieurs modes transverses, et l'interaction entre ces différents modes transverses peut être particulièrement problématique pour les lasers à fibre optique. En effet, ces modes transverses dégradent la qualité de faisceau, et peuvent générer de nouvelles fréquences par mélange d'ondes. Il est donc nécessaire de pouvoir observer les modes transverses afin de caractériser une fibre optique, voire d'extraire la répartition énergétique de chaque mode, afin d'anticiper, par exemple, la dégradation associée de la qualité de faisceau en sortie de la fibre optique.
Le comportement multimodal n'est pas limité aux fibres de grand diamètre. Les fibres dites micro-structurées, fibres qui suscitent un engouement très important depuis la fin des années 1990, permettent de contrôler de nombreux aspects de la lumière. La difficulté de fabrication de ces fibres optiques entraîne souvent un comportement multimodal, même pour les fibres de petit diamètre, qu'il est aussi important de pouvoir observer et quantifier. Ces fibres optiques sont utilisées dans de nombreux domaines de la photonique, tels que les lasers à fibre optique, les télécommunications optiques, etc. Pour garantir le fonctionnement correct des systèmes dans lesquels ces fibres optiques sont utilisées, il est aussi nécessaire de pouvoir observer les modes de propagation dans ces fibres optiques, voire de mesurer la répartition énergétique de la puissance lumineuse dans les différents modes existants.
L'invention a pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé et un système qui permettent de manière simple et peu coûteuse d'observer les modes transverses d'un guide optique.
A cette fin, selon un premier aspect, l'invention propose un procédé d'observation de modes transverses d'un guide optique, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - injection, à une extrémité du guide optique, d'une succession de signaux optiques, chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk, avec k compris entre 1 et K, différente des longueurs d'ondes des composantes principales des autres signaux optiques, pour chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk,:
- capture d'une image optique du signal optique à l'autre extrémité du guide optique à l'aide d'un capteur optique comprenant une pluralité de surfaces élémentaires X1J avec i=l à I, j=l à J, pour chaque surface élémentaire X1J :
- obtention de la puissance optique Xk11J reçue par la surface élémentaire X10 pour chaque composante de longueur d'onde λk,
- transformation de Fourier des puissances optiques Xk,10 reçues par la surface élémentaire X1J pour obtenir une représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe,
- identification des pics d'amplitudes qui existent dans la représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe, chaque pic correspondant à un mode transverse du guide d'onde. Corrélativement, la présente invention concerne un système d'observation de modes transverses d'un guide optique, caractérisé en ce que le système comporte :
- des moyens de génération, à une extrémité du guide optique, d'une succession de signaux optiques, chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk, avec k compris entre 1 et K, différente des longueurs d'ondes des composantes principales des autres signaux optiques,
- des moyens de capture d'une image optique du signal optique à l'autre extrémité du guide optique à l'aide d'un capteur optique comprenant une pluralité de surfaces élémentaires X10 avec i=l à I, j=l à J, pour chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk, - des moyens d'obtention de la puissance optique Xk11J reçue par la surface élémentaire X1J pour chaque composante de longueur d'onde λk pour chaque surface élémentaire X1J :
- des moyens de transformation de Fourier, pour chaque surface élémentaire X1J , des puissances optiques Xk11J reçues par la surface élémentaire X1J pour obtenir une représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe,
- des moyens d'identification, pour chaque surface élémentaire xlj5 des pics d'amplitudes qui existent dans la représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe, chaque pic correspondant à un mode transverse du guide d'onde.
Ainsi, il est possible d'observer de manière simple et peu coûteuse les modes transverses d'un guide optique. De plus, en obtenant une image de toutes les surfaces élémentaires, le temps de caractérisation d'un guide optique est réduit, à comparer à l'observation itérative surface élémentaire par surface élémentaire.
Selon un mode particulier de l'invention, préalablement à la capture de l'image optique du signal optique, le signal optique est grossi. Ainsi, il est possible d'observer des fibres optiques de petit diamètre ou d'améliorer la précision de la capture de l'image.
Selon un mode particulier de l'invention, les intensités de chaque mode transverse sont déterminées.
Ainsi, il est possible de quantifier la puissance optique contenue dans chacun des modes transverses existants.
Selon un mode particulier de l'invention, les signaux optiques transmis à une extrémité du guide optique sont générés par une source optique large bande associée à un filtre optique accordé successivement sur la longueur d'onde de chaque composante principale. Ainsi, le coût du système est réduit.
Selon un mode particulier de l'invention, chaque signal optique transmis à une extrémité du guide optique est généré par une source optique délivrant un signal optique dont la composante principale a une unique longueur d'onde.
Ainsi, il est possible de balayer avec plus de précision le spectre optique. La précision de l'analyse est ainsi améliorée.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente le système d'observation de modes transverses d'un guide optique selon la présente invention ; la Fig. 2 représente un algorithme d'observation de modes transverses d'un guide d'onde selon la présente invention et de quantification de la puissance contenue dans chaque mode. La Fig. 1 représente le système d'observation de modes transverses d'un guide optique selon la présente invention.
Le système d'observation de modes transverses d'un guide optique comporte une source optique ajustable SO, un guide optique FO, si nécessaire un objectif L constitué d'au moins une lentille, un dispositif de capture d'image CA et d'un dispositif de contrôle et de traitement 10.
La source optique ajustable SO est par exemple une source optique délivrant un signal optique dont la composante principale est à une longueur d'onde commandée par le dispositif de contrôle et de traitement 10 ou est une source optique large bande associée à un filtre optique accordé sur une longueur d'onde commandée par le dispositif de contrôle et de traitement 10. Le filtre optique est par exemple un filtre à base de couches minces et/ou de cavités interférométriques.
Le signal délivré par la source optique ajustable SO est transmis dans le guide optique FO à caractériser. Le guide optique FO est préférentiellement une fibre optique micro-structurée ou non. La longueur de la fibre optique est au moins supérieure à quelques centimètres de manière à ce que les différents temps de propagation de groupe des différents modes puissent être distingués après transformée de Fourier. Si nécessaire, en regard de la sortie du guide optique FO à caractériser, est placé un objectif L constitué d'au moins une lentille.
La fonction de l'objectif est de grossir l'image de la sortie du guide d'onde FO au niveau du dispositif de capture d'image CA.
Le dispositif de capture d'image CA est par exemple un capteur CCD ou un appareil photo numérique ou une caméra numérique comportant un capteur CCD ou tout autre appareil d'imagerie non numérique. Le dispositif de capture d'image CA est constitué d'éléments élémentaires tels que par exemple des pixels d'un capteur CCD.
Il est à remarquer ici que l'objectif L et le dispositif de capture d'image CA peuvent être réunis dans un unique dispositif. Chaque prise de vue et/ou le transfert de chaque prise de vue est commandée et/ou commandé par le dispositif de contrôle et de traitement 10.
Le dispositif de contrôle et de traitement 10 est adapté à effectuer à partir d'un ou plusieurs modules logiciels les étapes de l'algorithme tel que décrit en référence à la Fig. 2. Le dispositif de contrôle et de traitement 10 est, de manière non limitative, un ordinateur. Le dispositif de contrôle et de traitement 10 comporte un bus de communication 101 auquel sont reliés un processeur 100, une mémoire non volatile 102, une mémoire vive 103, une interface de communication 106 avec le dispositif de capture d'image CA et la source optique ajustable SO ainsi qu'une interface homme- machine constituée d'au moins un clavier, un écran voire un haut-parleur non représentés en Fig. 1.
Le dispositif de contrôle et de traitement 10 reçoit, du dispositif de capture d'image CA, les valeurs enregistrées pour chaque surface élémentaire du dispositif de capture d'image CA.
La mémoire non volatile 102 mémorise les modules logiciels mettant en œuvre l'invention, ainsi que les données permettant de mettre en œuvre l'algorithme qui sera décrit par la suite en référence à la Fig. 2.
De manière plus générale, les programmes selon la présente invention sont mémorisés dans un moyen de stockage. Ce moyen de stockage est lisible par le microprocesseur 100. Ce moyen de stockage est intégré ou non au dispositif de contrôle et de traitement 10, et peut être amovible.
Lors de la mise sous tension du dispositif de contrôle et de traitement 10, les modules logiciels selon la présente invention sont transférés dans la mémoire vive 103 qui contient alors le code exécutable de l'invention ainsi que les données nécessaires à la mise en œuvre de l'invention.
L'écran permet la visualisation des différents modes transverses observés dans le guide optique à caractériser et l'affichage des puissances optiques transmises dans ces modes. La Fig. 2 représente un algorithme d'observation de modes transverses d'un guide d'onde selon la présente invention et de quantification de la puissance contenue dans chaque mode.
Plus précisément, le présent algorithme est exécuté par le processeur 100 du dispositif de contrôle et de traitement 10. A l'étape E200, le processeur 100 initialise la variable k à la valeur 1. La variable k est utilisée pour faire varier la longueur d'onde λk du signal optique délivré par la source optique ajustable SO. A l'étape suivante E201, le processeur 100 commande le transfert, par l'intermédiaire de l'interface 106, d'une commande pour que la source optique ajustable SO délivre un signal optique de longueur d'onde λk.
A l'étape suivante E202, le processeur 100 commande la lecture, par l'intermédiaire de l'interface 106, de la puissance optique reçue par chaque surface élémentaire Xk,ij du capteur CA de taille I*J à la longueur d'onde λk, avec i variant de 1 à I et j variant de 1 à J.
A l'étape suivante E203, la puissance optique reçue par chaque surface élémentaire Xk,ij est mémorisée dans la mémoire RAM 103. II est à remarquer ici que pour la longueur d'onde λk, en une unique opération, les puissances optiques reçues par toutes les surfaces élémentaires du capteur CA sont reçues par le dispositif de contrôle et de traitement 10.
A l'étape suivante E205, le processeur 100 vérifie si k est égale à K, le nombre total de longueurs d'ondes devant être analysé par le système. Si k=K, le processeur 100 passe à l'étape E205. Dans la négative, le processeur
100 passe à l'étape E204, incrémente la variable k et retourne à l'étape E202. A l'étape E206, le processeur 100 initialise la variable i à la valeur 1. A l'étape suivante E207, le processeur 100 initialise la variable j à la valeur 1. A l'étape suivante E208, le processeur 100 initialise la variable k à la valeur 1. A l'étape suivante E209, le processeur 100 lit la puissance optique reçue par la surface élémentaire Xk,ij mémorisée à l'étape E203.
A l'étape suivante E210, le processeur 100 insère la puissance optique Xk,ij reçue par la surface élémentaire X11J dans une courbe représentative des variations de la puissance optique reçue par la surface élémentaire X11J en fonction de la longueur d'onde λk du signal optique. Cette courbe est par exemple affichée sur l'écran du dispositif de contrôle et de traitement 10.
Différents modes transverses peuvent se propager dans le guide optique FO, chaque mode est caractérisé par un indice de groupe qui lui est propre. Ainsi, deux modes différents se propagent à des vitesses différentes et peuvent ainsi interférer à la sortie du guide optique FO. L'état d'interférence varie sinusoïdalement en fonction de la longueur d'onde et la courbe ainsi formée est représentative d'un spectre cannelé.
En variante, le processeur 100 n'exécute pas l'étape E210 et passe de l'étape E209 à l'étape E210.
A l'étape suivante E211, le processeur 100 vérifie si k est égale à K. Si k=K, le processeur 100 passe à l'étape E213. Dans la négative, le processeur 100 passe à l'étape E212, incrémente la variable k et retourne à l'étape E209.
A l'étape E213, le processeur 100 exécute une transformée de Fourier rapide (FFT) sur les différentes valeurs lues pour la surface élémentaire X1J. La transformée de Fourier permet d'isoler les interférences à différentes périodes et d'extraire les profils transverses de différents couples de modes en observant l'amplitude des interférences à différentes périodes. En effet, la période de ces interférences est caractéristique de la différence de vitesse de groupe entre les modes. La transformée de Fourier permet d'avoir une représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe.
A l'étape suivante E214, le processeur 100 identifie les interférences.
Pour cela, le processeur 100 identifie les pics d'amplitudes qui existent dans la représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe.
Chaque pic correspond ainsi à l'interférence entre deux modes transverses du guide d'onde.
A l'étape suivante E215, le processeur 100 détermine les profils en intensité et puissances optiques des deux modes transverses correspondant à chaque pic de la transformée de Fourier. Soit B(i) la transformée de Fourier en fonction de t, différence de temps de groupe entre deux modes (ou toute autre variable proportionnelle ou inversement proportionnelle), obtenue à l'étape E213. L'amplitude B(t), obtenue pour la surface élémentaire X1J, permet de déterminer les intensités optiques II et 12 en X1J des deux modes interférant avec une période t grâce aux formules : IT1J=SOrHnIe des intensités de la surface élémentaire X1J à toutes les longueurs d'ondes k
H1J=IT1J * 1 / ( 1 + ((l-sqrt(l-4*(5(0/5(0))2))/(2^(0/5(0)))2)
H1J=IT1J * ((l-sqrt(l-4*(5(0/5(0))2))/(2^(0/5(0)))2 / ( 1 + ((l-sqrt(l- 4*(B(i)/B(0)f))/(2*B(t)/B(0))f) où sqrt() est la racine carrée de (). A l'étape suivante E216, le processeur 100 vérifie si j est égale à J.
Si J=J, le processeur 100 passe à l'étape E218. Dans la négative, le processeur 100 passe à l'étape E217, incrémente la variable j et retourne à l'étape E208.
A l'étape suivante E218, le processeur 100 vérifie si i est égale à I.
Si i=I, le processeur 100 interrompt le présent algorithme. Le rapport de puissance entre les modes M est alors calculé avec la
formule M = -^ — .
Le guide optique FO a été caractérisé. Dans la négative, le processeur 100 passe à l'étape E219, incrémente la variable i et retourne à l'étape E207. II est à remarquer ici qu'en variante, les itérations en i et j précédemment décrites peuvent être évitées. La transformée de Fourier de l'ensemble des images peut être effectuée en une itération par un outil de calcul matriciel tel que l'outil « Matlab © », gagnant ainsi en rapidité.
Il est à remarquer aussi qu'en variante, il est utile de calculer II et 12 pour chaque position t et non seulement si un pic existe à t. En effet, le pic peut ne pas être présent en certaines surfaces élémentaires si l'intensité d'un des deux modes en cette surface élémentaire est nulle. Les modes sont calculés pour toutes les valeurs de t. A la fin, ne sont retenus que ceux pour lesquels un pic existe en effet pour une grande partie des surfaces élémentaires. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier et particulièrement la combinaison de différents modes de réalisation de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé d'observation de modes transverses d'un guide optique, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de :
- injection, à une extrémité du guide optique, d'une succession de signaux optiques, chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk, avec k compris entre 1 et K, différente des longueurs d'ondes des composantes principales des autres signaux optiques, pour chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk,:
- capture d'une image optique du signal optique à l'autre extrémité du guide optique à l'aide d'un capteur optique comprenant une pluralité de surfaces élémentaires X1J avec i=l à I, j=l à J, pour chaque surface élémentaire X1J :
- obtention de la puissance optique Xk11J reçue par la surface élémentaire X10 pour chaque composante de longueur d'onde λk, - transformation de Fourier des puissances optiques Xk,10 reçues par la surface élémentaire X1J pour obtenir une représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe,
- identification des pics d'amplitudes qui existent dans la représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe, chaque pic correspondant à un mode transverse du guide d'onde.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement à la capture de l'image optique du signal optique, le signal optique est grossi.
3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre une étape de détermination des intensités de chaque mode transverse.
4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux optiques transmis à une extrémité du guide optique sont générés par une source optique large bande associée à un filtre optique accordé successivement sur la longueur d'onde de chaque composante principale. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque signal optique transmis à une extrémité du guide optique est généré par une source optique délivrant un signal optique dont la composante principale a une unique longueur d'onde.
6) Système d'observation de modes transverses d'un guide optique, caractérisé en ce que le système comporte : - des moyens de génération, à une extrémité du guide optique, d'une succession de signaux optiques, chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk, avec k compris entre 1 et K, différente des longueurs d'ondes des composantes principales des autres signaux optiques,
- des moyens de capture d'une image optique du signal optique à l'autre extrémité du guide optique à l'aide d'un capteur optique comprenant une pluralité de surfaces élémentaires X10 avec i=l à I, j=l à J, pour chaque signal optique ayant une composante principale à une longueur d'onde λk,
- des moyens d'obtention de la puissance optique Xk,ij reçue par la surface élémentaire X1J pour chaque composante de longueur d'onde λk pour chaque surface élémentaire X1J :
- des moyens de transformation de Fourier, pour chaque surface élémentaire X1J , des puissances optiques Xk11J reçues par le surface élémentaire X1J pour obtenir une représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe, - des moyens d'identification, pour chaque surface élémentaire X1 j5 des pics d'amplitudes qui existent dans la représentation d'amplitudes à plusieurs valeurs de différences de temps de propagation de groupe, chaque pic correspondant à un mode transverse du guide d'onde.
7) Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guide optique est une fibre optique.
8) Système selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que les signaux optiques transmis à une extrémité du guide optique sont générés par une source optique large bande associée à un filtre optique accordé sur successivement la longueur d'onde de chaque composante principale. 9) Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre optique est par exemple un filtre à base de couches minces ou de cavités interférométriques.
10) Système selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que chaque signal optique transmis à une extrémité du guide optique est généré par une source optique délivrant un signal optique dont la composante principale a une unique longueur d'onde.
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