WO2010133488A1 - System and method for observing transverse modes of an optical waveguide - 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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Application number
PCT/EP2010/056507
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French (fr)
Inventor
Stéphane BLIN
Monique Thual
Thanh Nam Nguyen
Duc Minh Nguyen
Philippe Rochard
Thierry Chartier
Original Assignee
Universite De Rennes 1
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
    • G01M11/33Testing 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
    • G01M11/335Testing 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

Abstract

The invention relates to a method for observing transverse modes of an optical waveguide in which a series of optical signals with different wavelengths are injected at one end of the optical waveguide. For each optical signal, an optical image (E202) of the optical signal is captured using an optical sensor including a plurality of elementary surfaces xi,j. The optical power xk,i,j received for each wavelength is obtained (E209) for each elemental surface xi,j. A Fourier transform (E213) of the optical powers xk,i,j is carried out according to the wavelength in order to identify (E214) interferences between each pair of existing modes. Said interferences are used to calculate the intensity profiles of the modes and the optical power thereof.

Description

Procédé et système d'observation de modes transverses d'un guide optique Method and system for observing transverse modes of an optical guide
La présente invention concerne un procédé et un système d'observation de modes transverses d'un guide optique.The present invention relates to a method and a system for observing transverse modes of an optical guide.
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.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.
Actuellement, les fibres optiques légèrement multi-modes sont de plus en plus courantes pour la réalisation de sources laser à fibre de puissance.Currently, slightly multi-mode optical fibers are increasingly common for the realization of power fiber laser sources.
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.Increasing the diameter of an optical fiber makes it possible to increase the optical power transmitted by the optical fiber. By increasing the diameter of an 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.
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.Large diameter optical fibers potentially support several transverse modes, and the interaction between these different transverse modes can be particularly problematic for fiber optic lasers. Indeed, these 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. .
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.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.
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.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.
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,:To this end, according to a first aspect, 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 λk, 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 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 :capturing an optical image of the optical signal at the other end of the optical guide with the aid of an optical sensor comprising a plurality of elementary surfaces X 1J with i = 1 to 1, j = 1 to J, for each elementary surface X 1J :
- obtention de la puissance optique Xk11J reçue par la surface élémentaire X10 pour chaque composante de longueur d'onde λk,obtaining the optical power Xk 11J received by the elementary surface X 10 for each wavelength component 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,- Fourier transformation of the optical powers Xk, 10 received by the elementary surface X 1D to obtain a representation of amplitudes for several values of differences in group delay,
- 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 :identification of the amplitude peaks that exist in the representation of amplitudes with several values of group delay differences, each peak corresponding to a transverse mode of the waveguide. Correlatively, the present invention relates to a system for observing transverse modes of an optical guide, characterized in that the system comprises:
- 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,means for generating, at one end of the optical waveguide, a succession of optical signals, each optical signal having a principal component at a wavelength λk, with k lying between 1 and K, different from the wavelengths main components of other optical signals,
- 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 :means for capturing an optical image of the optical signal at the other end of the optical guide by means of an optical sensor comprising a plurality of elementary surfaces X 10 with i = 1 to I, j = 1 to J for each optical signal having a principal component at a wavelength λk; means for obtaining the optical power Xk 11J received by the elementary surface X 1J for each wavelength component λk for each elementary surface X 1J :
- 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,Fourier transforming means, for each elementary surface X 1J , of the optical powers Xk 11J received by the elementary surface X 1J in order to obtain a representation of amplitudes with several values of group delay differences,
- 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.identification means, for each elementary surface x lj5, of the amplitude peaks that exist in the representation of amplitudes with several values of group delay differences, each peak corresponding to a transverse mode of the waveguide.
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.Thus, it is possible to observe in a simple and inexpensive way the transverse modes of an optical guide. Moreover, by obtaining an image of all the elementary surfaces, the characterization time of an optical waveguide is reduced, compared to the iterative observation of elementary surface by elementary surface.
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.According to a particular embodiment of the invention, prior to the capture of the optical image of the optical signal, the optical signal is magnified. Thus, it is possible to observe small diameter optical fibers or to improve the accuracy of the image capture.
Selon un mode particulier de l'invention, les intensités de chaque mode transverse sont déterminées.According to a particular embodiment of the invention, the intensities of each transverse mode are determined.
Ainsi, il est possible de quantifier la puissance optique contenue dans chacun des modes transverses existants.Thus, it is possible to quantify the optical power contained in each of the existing transverse modes.
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.According to one particular embodiment of the invention, 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. Thus, the cost of the system is reduced.
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.According to a particular embodiment of the invention, 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.
Ainsi, il est possible de balayer avec plus de précision le spectre optique. La précision de l'analyse est ainsi améliorée.Thus, it is possible to scan more accurately the optical spectrum. The accuracy of the analysis is thus improved.
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.The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being made in connection with the attached drawings, among which: 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.
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.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.
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.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.
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.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.
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.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.
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.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.
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.It should be noted here that 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.
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.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.
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.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.
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.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.
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.More generally, the programs according to the present invention are stored in storage means. 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.
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.When the control and processing device 10 is turned on, 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.
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.The screen allows the visualization of the different transverse modes observed in the optical waveguide to be characterized and the display of the transmitted optical powers in these modes. 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.
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.More specifically, the present algorithm is executed by the processor 100 of the control and processing device 10. In the step E200, the processor 100 initializes the variable k to the value 1. The variable k is used to vary the length of the wave λk of the optical signal delivered by the adjustable optical source SO. In the next step E201, 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 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.In the following step E202, 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 λk, with i varying from 1 to I and j varying from 1 to 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.In the following 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 λ 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.
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 processeurIn the next step E205, the processor 100 checks whether k is equal to K, the total number of wavelengths to be analyzed by the system. If k = K, the processor 100 proceeds to step E205. If not, the processor
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 E203.100 goes to step E204, increments the variable k and returns to step E202. In step E206, the processor 100 initializes the variable i to the value 1. In the next step E207, the processor 100 initializes the variable j to the value 1. In the next step E208, the processor 100 initializes the variable k at the value 1. At the next step E209, the processor 100 reads the optical power received by the elementary surface Xk, i j stored in step 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.In the next step E210, 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. λk of the optical signal. This curve is for example displayed on the screen of the control and processing device 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.Different transverse modes can propagate in the FO optical guide, each mode is characterized by a group index of its own. Thus, two different modes propagate at different speeds and can thus interfere with the output of the optical guide FO. The interference state varies sinusoidally as a function of the wavelength and the curve thus formed is representative of a fluted spectrum.
En variante, le processeur 100 n'exécute pas l'étape E210 et passe de l'étape E209 à l'étape E210.Alternatively, the processor 100 does not execute step E210 and proceeds from step E209 to step 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.In the next step E211, the processor 100 checks whether k is equal to K. If k = K, the processor 100 proceeds to step E213. If not, the processor 100 proceeds to step E212, increments the variable k, and returns to step 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.In step E213, the processor 100 executes a Fast Fourier Transform (FFT) on the different values read for the elementary surface X 1J . 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.
A l'étape suivante E214, le processeur 100 identifie les interférences.In the next step E214, the processor 100 identifies the interferences.
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.For this, the processor 100 identifies the amplitude peaks that exist in the representation of amplitudes with several values of group delay differences.
Chaque pic correspond ainsi à l'interférence entre deux modes transverses du guide d'onde.Each peak thus corresponds to the interference between two transverse modes of the waveguide.
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 kIn the next step E215, the processor 100 determines the profiles in intensity and optical power of the two transverse modes corresponding to each peak of the Fourier transform. Let 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. The amplitude B (t) obtained for the elementary surface X 1D, to determine the optical intensities II and 12 in X 1J of the two modes interfere with a period t by the formula: IT = 1J SOrHnIe intensities of the elemental surface X 1J at all wavelengths k
H1J=IT1J * 1 / ( 1 + ((l-sqrt(l-4*(5(0/5(0))2))/(2^(0/5(0)))2)H 1J = 1J * 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.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 (). following step E216, the processor 100 checks whether j is equal to 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.If J = J, the processor 100 proceeds to step E218. If not, the processor 100 proceeds to step E217, increments the variable j and returns to step E208.
A l'étape suivante E218, le processeur 100 vérifie si i est égale à I.In the next step E218, the processor 100 checks whether i is equal to I.
Si i=I, le processeur 100 interrompt le présent algorithme. Le rapport de puissance entre les modes M est alors calculé avec laIf i = I, the processor 100 interrupts the present algorithm. The power ratio between the modes M is then calculated with the
formule M = -^ — .formula 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.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.
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. It should also be noted that, alternatively, it is useful to calculate II and 12 for each position t and not only if a peak exists at t. Indeed, the peak may not be present in some elementary surfaces if the intensity of one of the two modes in this elementary surface is zero. Modes are calculated for all values of t. In the end, only those for which a peak indeed exists for a large part of the elementary surfaces are retained. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but encompasses, on the contrary, any variant within the scope of those skilled in the art and particularly the combination of different embodiments of the present invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé d'observation de modes transverses d'un guide optique, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de :1) Method for observing transverse modes of an optical guide, characterized in that the method comprises the steps of:
- 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,:injecting, at one end of the optical waveguide, a succession of optical signals, each optical signal having a principal component at a wavelength λk, with k lying between 1 and K, different from the wavelengths of the principal components other optical signals, for each optical signal having a principal component at a wavelength 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 :capturing an optical image of the optical signal at the other end of the optical guide with the aid of an optical sensor comprising a plurality of elementary surfaces X 1J with i = 1 to 1, j = 1 to J, for each elementary surface X 1J :
- 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,- obtaining the optical power Xk 11J received by the elementary surface X 10 for each component of wavelength λk, - Fourier transformation of the optical powers Xk, 10 received by the elementary surface X 1D to obtain a representation of amplitudes several values of group delay differences,
- 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.identification of the amplitude peaks that exist in the representation of amplitudes with several values of group delay differences, each peak corresponding to a transverse mode of the waveguide.
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.2) Method according to claim 1, characterized in that prior to the capture of the optical image of the optical signal, the optical signal is magnified.
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.3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the method further comprises a step of determining the intensities of each transverse mode.
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.4) Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the optical signals transmitted at one end of the optical waveguide are generated by a broadband optical source associated with an optical filter successively tuned to the wavelength of each main component. 5) Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that 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.
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,6) A system for observing transverse modes of an optical waveguide, characterized in that the system comprises: means for generating, at one end of the optical waveguide, a succession of optical signals, each optical signal having a component principal at a wavelength λk, with k between 1 and K, different from the wavelengths of the principal components of the other optical signals,
- 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,means for capturing an optical image of the optical signal at the other end of the optical guide by means of an optical sensor comprising a plurality of elementary surfaces X 10 with i = 1 to I, j = 1 to J for each optical signal having a principal component at a wavelength 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 :means for obtaining the optical power Xk, i j received by the elementary surface X 1J for each wavelength component λk for each elementary surface X 1J :
- 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.Fourier transforming means, for each elementary surface X 1J , of the optical powers Xk 11J received by the elementary surface X 1J in order to obtain a representation of amplitudes with several values of group delay differences; identifying, for each elementary surface X 1, peaks of amplitudes that exist in the representation of amplitudes with several values of group delay differences, each peak corresponding to a transverse mode of the waveguide.
7) Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le guide optique est une fibre optique.7) System according to claim 6, characterized in that the optical guide is an optical fiber.
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.8) System according to claim 6 or 7 characterized in that the optical signals transmitted at one end of the optical guide are generated by a broadband optical source associated with an optical filter tuned successively to the wavelength of each main component. 9) System according to claim 8, characterized in that the optical filter is for example a filter based on thin layers or interferometric cavities.
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. 10) System according to claim 6 or 7 characterized in that 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.
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