WO2011083246A1 - Dispositif optique comportant une fibre optique effilée et utilisation d'un tel dispositif pour l'injection d'une onde dans une fibre double gaine et pour l'expansion d'une onde en sortie d'une fibre - Google Patents

Dispositif optique comportant une fibre optique effilée et utilisation d'un tel dispositif pour l'injection d'une onde dans une fibre double gaine et pour l'expansion d'une onde en sortie d'une fibre Download PDF

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tapered optical
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    • H01S3/094007—Cladding pumping, i.e. pump light propagating in a clad surrounding the active core

Definitions

  • OPTICAL DEVICE COMPRISING AN EFFICIENT OPTICAL FIBER AND USE OF SUCH A DEVICE FOR INJECTING A WAVE INTO A DOUBLE SHEATABLE FIBER AND FOR WAVE EXPANSION
  • the invention generally relates to the coupling of the light from one or more optical input guides to one or more other optical output guides which have optical properties and / or different geometric dimensions of the optical guides. input.
  • the invention more particularly relates to an optical device comprising a tapered optical fiber, and the use of such an optical device to allow the injection of a wave in a double-sheath fiber and to allow the expansion of a wave output of a double-clad optical fiber.
  • WO2005091029 discloses an optical fiber having at least one core surrounded by a first outer cladding region, which is surrounded by a second outer cladding region.
  • the outer cladding region is micro-structured so that the optical fiber has a large numerical aperture and the central core comprises several holes whose structure is complex.
  • the optical fiber described in this document is complex to design and achieve.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art by providing an easy to perform optical device that has a large numerical aperture.
  • Another object of the invention is to provide an optical fiber for guiding light to allow the injection of multimode pumps in optical fibers having a large numerical aperture.
  • the invention also aims at providing an optical device that does not have difficulty in alignment.
  • the invention also aims at providing an optical device that supports high power waves without being damaged.
  • an optical device comprising: a first tapered optical fiber having a first end and a second end, the first tapered optical fiber extending along a longitudinal optical axis, the first tapered optical fiber comprising: i. a multimode central core, ii.
  • a first microstructured sheath surrounding the multimode central core comprising a plurality of lights equispaced around the optical axis, the lights forming a ring around the multimode central core, each light extending from the first end of the first tapered optical fiber at the second end of the first tapered optical fiber, a double-clad optical fiber having a first end and a second end, the double-clad optical fiber extending along the optical axis, the first end of the double-clad optical fiber being contiguous with the second end of the first tapered optical fiber, the double-clad optical fiber comprising: i. a single-mode central core, ii. a multimode peripheral heart surrounding the single-mode central core, iii.
  • the transverse dimensions of the first tapered optical fiber being decreasing as one moves along the optical axis from the first end of the first tapered optical fiber to the second end of the first tapered optical fiber; the diameter of the first end of the multimode peripheral heart being greater than or equal to the diameter of the second end of the multimode central core; the numerical aperture of the first end of the multimode peripheral heart being greater than or equal to the numerical aperture of the second end of the multimode central core.
  • a heart is "multimode", when it can carry several modes of propagation.
  • tapered optical fiber an optical fiber obtained by a tilting process.
  • Such a tapered optical fiber has dimensions that are gradually reduced, for example a frustoconical shape or trumpet horn.
  • transverse a dimension perpendicular to the optical axis and is called “longitudinal” a dimension parallel to the optical axis.
  • microstructured sheath refers to a sheath which is not made of a homogeneous material but of a material pierced by holes which are filled with air
  • the sheath is preferably made of silica pierced by air holes.
  • the sheath then acts as a medium of low index.
  • the central core without air holes preferably has an index of refraction equal to the refractive index of the silica, while the sheath, provided with air holes, has a refractive index lower than the refractive index of silica.
  • a microstructured sheath has a refractive index close to that of the air due to the presence of the numerous air holes in the microstructured sheath.
  • the multimode central core of the first tapered optical fiber has a refractive index greater than the first sheath of the first tapered optical fiber.
  • the single-mode central core of the double-clad optical fiber has a refractive index greater than that of the multimode peripheral core.
  • Peripheral heart multimode has a refractive index greater than that of the second sheath which is microstructured.
  • the term "light” means a tubular conduit formed in a sheath.
  • the walls of this duct consist of the material of the sheath, which is preferably silica.
  • the lights are filled with air.
  • the first tapered optical fiber comprises a single multimode central core without a single-mode central core within this multimode central core, unlike the devices of the prior art in which the optical fiber Tapered had a single-mode central core in a multi-mode tubular central core.
  • the transverse dimensions of the first tapered optical fiber decrease, that is to say that all the transverse dimensions of the first optical fiber decrease and in particular:
  • the first tapered optical fiber can be made from an optical fiber of constant diameter which is tapered so that all of these transverse dimensions decrease.
  • the optical fiber of constant diameter is fixed at both ends.
  • This optical fiber is preferably made of silica.
  • the optical fiber of constant diameter is heated to the point of softening of the silica.
  • the ends of the fiber optics are then stretched.
  • the shape of the tapered optical fiber can be precisely controlled by controlling the speed at which each end of the fiber is pulled. The rate at which each end is pulled may vary during the stretching process to give the tapered optical fiber particular shapes which may be for example linear or parabolic.
  • the tapering process for producing a tapered optical fiber can be achieved by commercial equipment, draw-iron merge benches or optical fiber welding machines from Vytran.
  • the tapered optical fiber of the invention provides a large numerical aperture simply from a standard optical fiber that is tapered.
  • the numerical aperture of an optical fiber characterizes the acceptance cone of the optical fiber: if a light ray tries to penetrate the optical fiber from this cone, then the ray will be guided by total reflection internal; otherwise, the radius will not be guided.
  • the diameter of the second end of the multimode central core is equal to the diameter of the first end of the multimode peripheral core.
  • the diameter of the second end of the first sheath is equal to the diameter of the first end of the second sheath.
  • the optical device can have a numerical aperture greater than 0.6, or even greater than 0.8. Therefore, the device according to the invention makes it possible to reduce the diameter of the second sheath of the double-sheath fiber for an equal injection power.
  • the overlap integral between the multimode guide and the doped core can be increased which increases the absorption rate of the pump light.
  • the numerical aperture of the first tapered optical fiber increases when the distance between two adjacent lights decreases.
  • the first tapered optical fiber is microstructured, its numerical aperture essentially depends on the distance between two adjacent lights and more precisely, its numerical aperture increases when the distance between two adjacent lights decreases.
  • the optical device according to the invention is simple to implement and it has a large numerical aperture.
  • the reduction of the transverse dimensions of the first tapered optical fiber is completely homothetic, that is to say that all the transverse dimensions of the first tapered optical fiber decrease proportionally.
  • the outer diameter of the first end of the first tapered optical fiber is equal to 500 ⁇
  • that the diameter of the first end of the multimode core is 200 ⁇
  • that the distance between two adjacent lights in the first end of the first tapered optical fiber is 1.3 [ira, then to obtain the dimensions of the second end of the first optical fiber tapered, it will divide all these dimensions by the same coefficient; this embodiment is the simplest to achieve.
  • the distance between two adjacent slots of the first optical fiber decreases faster than the other transverse dimensions of the first tapered optical fiber.
  • the decrease of the transverse dimensions is not totally homothetic, that is to say that some transverse dimensions decrease less rapidly than others, and in particular the transverse internal dimensions of the lights decrease less rapidly than the other dimensions transverse, so that the distance between two successive lights decreases faster than the other dimensions.
  • the transverse dimensions including the diameter of the first tapered optical fiber and that of the multimode core
  • the distance between two adjacent lights will be divided by a number greater than 2 when passing from the first end to the second end.
  • the optical fiber is tapered and further gas is injected into the lumens of the first sheath so as to increase their dimensions and reduce the distance between two adjacent lights.
  • D2 diameter of the first end of the multimode central core of the first tapered optical fiber
  • N refractive index of the material constituting the first tapered optical fiber
  • the first tapered double optical fiber has, at its second end, a numerical aperture greater than 0.3.
  • the first tapered optical fiber has, at its second end, a numerical aperture greater than 0.5.
  • the first tapered optical fiber has, at its second end, a numerical aperture greater than 0.8.
  • the double-clad optical fiber has a ratio between the diameter of the second cladding and the diameter of the central single-mode core less than 10.
  • the double-clad optical fiber is doped with one or more rare earths taken from the following list: Er, Yb, Nd, Tm, Ho, Pr, Sm, Bi, Cr, Ge.
  • the invention also relates to an optical device as described above which further comprises a second tapered optical fiber extending along the optical axis, the second tapered optical fiber comprising a first end and a second end, the first end. the second tapered optical fiber being contiguous with the second end of the double-clad optical fiber, the second tapered optical fiber comprising: i. a second multimode central core, ii.
  • a third microstructured sheath surrounding the second multimode central core comprising a plurality of lights equispherical around the optical axis, the lights forming a ring around the second multimode central core, each light extending from the first end of the second fiber tapered optics at the second end of the second tapered optical fiber, the transverse dimensions of the second tapered optical fiber being increasing as one moves along the optical axis from the first end of the second tapered optical fiber to the second end of the second tapered optical fiber, the diameter of the second end of the multimode peripheral core being greater than or equal to the diameter of the first end of the multimode core; the numerical aperture of the second end of the multimode peripheral core being greater than or equal to the numerical aperture of the first end of the multimode core.
  • This optical device allows the injection of high power wave at both ends.
  • the first tapered optical fiber makes it possible to focus the light and to couple it
  • the second tapered optical fiber makes it possible not to damage the double-sheath optical fiber because of the interface with the air: in fact, since the second tapered optical fiber does not have a monomode core, it can withstand greater peak powers because it allows the mode to expand before to go out in the open air.
  • the second tapered optical fiber makes it possible to focus the light and to couple it, whereas the first tapered optical fiber makes it possible not to damage the light. optical fiber double sheath due to the interface with the air.
  • the diameter of the first end of the second multimode central core is equal to the diameter of the second end of the multimode peripheral core
  • the diameter of the first end of the third sheath is equal to the diameter of the second end of the second sheath.
  • the second multimode central core has a refractive index equal to that of the silica, while the third sheath, which is microstructured, has a refractive index lower than that of silica.
  • the second tapered optical fiber has a length along the optical axis of between 5 mm and 5 cm.
  • N index of refraction of the material which constitutes the second tapered optical fiber
  • the light injected into the device according to the invention is coupled to:
  • the first tapered optical fiber, the double-clad optical fiber and the second tapered optical fiber are preferably made of silica.
  • the invention also relates to a laser comprising an optical device as described above, the laser further comprising means for injecting a first wave into the first end of the first tapered optical fiber.
  • the invention also relates to a laser which further comprises means for injecting a second wave into the second end of the second tapered optical fiber, which makes it possible to produce a doubly pumped laser in which the ends of the double-sheath optical fiber are protected.
  • the double-clad optical fiber further comprises Bragg gratings inscribed in the single-mode central core.
  • the Bragg gratings make it possible to form a laser cavity at a chosen wavelength.
  • a Bragg grating inscribed in the multimode sheath will recirculate the unabsorbed pump energy in the double-clad optical fiber;
  • the laser further comprises means situated outside the double-clad optical fiber and making it possible to form an optical cavity in the double-sheath optical fiber. These means are for example constituted by mirrors or Bragg gratings in volume.
  • the invention also relates to an optical amplifier comprising an optical device as described above and which further comprises means for injecting a signal wave into the second end of the double-sheath optical fiber.
  • the optical device according to the invention is used in a MOPA configuration ("Master Oscillator Power Amplifier").
  • the invention also relates to the use of a first tapered optical fiber for injecting a pump wave into a double-clad optical fiber having a numerical aperture greater than 0.3, the first tapered optical fiber having a first end and a second end, the first tapered optical fiber extending along a longitudinal optical axis, the first tapered optical fiber comprising: i. a multimode central core, ii.
  • first microstructured sheath surrounding the multimode central core, the first sheath comprising a plurality of lights equispherical around the optical axis, the lights forming a ring around the multimode central core, each light extending from the first end of the first tapered optical fiber at the second end of the first tapered optical fiber, the transverse dimensions of the first tapered optical fiber decreasing as one moves along the optical axis from the first end of the first tapered optical fiber to the second end of the first tapered optical fiber; the first tapered optical fiber; the double-clad optical fiber comprising a first end and a second end, the double-clad optical fiber extending along the optical axis, the first end of the double-clad optical fiber being contiguous with the second end of the first tapered optical fiber, the double-clad optical fiber comprising: iii.
  • a single-mode central core iv. a multimode peripheral heart surrounding the single-mode central core, v. a second microstructured sheath surrounding the multimode peripheral core, the diameter of the first end of the multimode peripheral heart being greater than or equal to the diameter of the second end of the multimode central core; the numerical aperture of the first end of the multimode peripheral heart being greater than or equal to the numerical aperture of the second end of the multimode central core.
  • the diameter of the second end of the multimode core is equal to the diameter of the first end of the multimode peripheral core.
  • the diameter of the second end of the first sheath is equal to the diameter of the first end of the second sheath.
  • the invention also relates to the use of a tapered optical fiber to allow the expansion of a light beam at the output of a double-clad optical fiber without damaging the end of the double-sheath optical fiber,
  • the first tapered optical fiber having a first end and a second end, the first tapered optical fiber extending along an optical axis longi tudinal ⁇ , the first tapered optical fiber comprising: vi. a multimode central core, vii.
  • the first sheath comprising a plurality of lights equispherical around the optical axis, the lights forming a ring around the multimode central core, each light extending from the first end of the first tapered optical fiber at the second end of the first tapered optical fiber, the transverse dimensions of the tapered optical fiber being decreasing as one moves on the optical axis from the first end of the first tapered optical fiber to the second end of the first tapered optical fiber;
  • the double-clad optical fiber comprising a first end and a second end, the double-clad optical fiber extending along the optical axis, the first end of the double-clad optical fiber being contiguous with the second end of the first tapered optical fiber, the double-clad optical fiber comprising: viii.
  • a single-mode central core ix.
  • a multimode peripheral heart surrounding the monomode central core
  • x. a second microstructured sheath surrounding the multimode peripheral core, the diameter of the second end of the multimode central core being equal to the diameter of the first end of the multimode peripheral core, the diameter of the second end of the first sheath being equal to the diameter of the first end of the second sheath.
  • the diameter of the second end of the multimode central core is equal to the diameter of the first end of the multimode peripheral core.
  • the diameter of the second end of the first sheath is equal to the diameter of the first end of the second sheath.
  • FIG. 1 a schematic perspective view of a tapered optical fiber according to FIG. 'invention
  • Figure 2 is a sectional view of a portion of the slots of the tapered optical fiber of Figure 1;
  • FIG. 3 a graph showing the evolution of the numerical aperture of an optical fiber having a sheath provided with through-holes as a function of the ratio of the distance between two adjacent slots and the outer diameter of the optical fiber;
  • FIG. 4 an optical device according to an embodiment of the invention which comprises a tapered optical fiber and a double-clad optical fiber;
  • Figure 5 is a sectional view of the second end of the tapered optical fiber of Figure 4.
  • Figure 6 is a sectional view of the first end of the optical double-clad figure of Figure 4.
  • FIG. 7 an optical device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 8 an optical device according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 1 represents a tapered optical fiber 1.
  • the tapered optical fiber 1 extends along a longitudinal optical axis.
  • the optical fiber 1 comprises a first end 3 and a second end 4.
  • the tapered optical fiber is composed of silica.
  • the optical fiber 1 comprises a multimode central core 5, that is to say a central core that can carry several modes.
  • the multimode central core 5 is cylindrical.
  • the multimode central core 5 has a first refractive index n1.
  • the multimode central core 5 is surrounded by a first sheath 6 which is microstructured.
  • the first sheath 6 is cylindrical.
  • the first sheath 6 has a second refractive index n2.
  • the first refractive index n1 is greater than the second refractive index n2.
  • the first microstructured sheath 6 is pierced by slots 7 which extend longitudinally from the first end 3 of the tapered optical fiber to the second end 4 of the tapered optical fiber.
  • the lights 7 are distributed circumferentially in the first sheath 6.
  • the lights 7 form a ring around the optical axis 2.
  • a cross-sectional view of part of the lights 7 is shown in FIG. 2.
  • the distance between two lights successive is called w.
  • Each light has transverse dimensions D3 and D4.
  • the tapered optical fiber 1 has an outer diameter Dl.
  • the multimode central core 5 has an outside diameter D2.
  • the transverse dimensions of the tapered optical fiber decreases homothetically, that is to say that:
  • the outer diameter D1 of the tapered optical fiber decreases; the outer diameter D2 of the multimode central core decreases;
  • the outer diameter of the first end 3 of the tapered optical fiber D1 is 200 ⁇ and the distance w between two adjacent lights in the first end 3 is 1.3 ⁇ .
  • the outer diameter of the second end 4 of the tapered optical fiber D1 is equal to 50 ⁇ and the distance w between two adjacent lights in the second end 4 is 0.3 ⁇ .
  • all the transverse dimensions have been divided by 4 between the first end of the tapered optical fiber and the second end of the tapered optical fiber.
  • the numerical aperture of the tapered optical fiber is 0.75.
  • FIG. 4 represents an optical device according to one embodiment of the invention which comprises a tapered optical fiber 1 according to FIG. 1 and a double-sheath optical fiber 8.
  • the optical fiber double sheath 8 also extends along the optical axis 2.
  • the optical fiber double sheath 8 comprises a first end 9 and a second end 10.
  • the second end of the tapered optical fiber 1 is contiguous to the first end 9 of the optical fiber double sheath.
  • FIG. 5 represents the second end 4 of the tapered optical fiber in section and FIG. 6 represents the first end 9 of the double-sheath optical fiber in section as well.
  • the double-clad optical fiber comprises a monomode central core 11 which extends along the optical axis 2.
  • the monomode central core comprises a third refractive index n3.
  • the monomode central core 11 is cylindrical.
  • a multimode peripheral core 12 surrounds the monomode central core 12.
  • the multimode peripheral core has a fourth refractive index n4.
  • the multimode peripheral core 12 is cylindrical.
  • a second sheath 13 surrounds the multimode peripheral core 12.
  • the second sheath 13 is microstructured.
  • the second sheath 13 is cylindrical.
  • the second sheath 13 has a fifth refractive index n5.
  • n3 is greater than n4.
  • the fourth refractive index n4 is greater than the fifth refractive index n5.
  • the second microstructured sheath 13 is pierced by slots 14 which extend longitudinally from the first end 9 of the double-sheath optical fiber to the second end 10 of the double-sheath optical fiber.
  • the lights 14 are distributed circumferentially in the second sheath 13.
  • the slots 14 form a ring around the optical axis 2.
  • the optical fiber double sheath is said microstructured or "air clad”.
  • the second end of the tapered optical fiber has an outer diameter D1 equal to the outer diameter D5 of the double-clad optical fiber.
  • the second end 4 of the multimode central core 5 has a diameter D2 equal to the diameter D6 of the multimode peripheral core 12 of the double-clad fiber 8.
  • the refractive index of the first tapered optical fiber is between 1 and 1.45.
  • the multimode peripheral core has a diameter which is preferably between 50 ⁇ m and 600 ⁇ m.
  • the monomode central core 5 has a diameter which is preferably between 5 and 40 ⁇ m.
  • the monomode central core 5 is doped with rare earth ions.
  • a pump wave 15 is injected into the first end 3 of the first tapered optical fiber 1.
  • This pump wave has a power which is preferably between 1W and 2000W.
  • the coupling can be carried out by grouping together a plurality of optical fibers double sheath low numerical aperture which are then tapered and contiguous to the end of the first tapered optical fiber.
  • the coupling can also be performed by a low numerical aperture lens which is placed at the entrance of the first tapered optical fiber 1.
  • low numerical aperture denotes a numerical aperture less than 0.3.
  • the device of FIG. 4 is preferably a laser.
  • Bragg gratings are preferably inscribed in the monomode central core 5 of the double-clad fiber.
  • the tapered optical fiber 1 thus essentially allows to couple and focus the light.
  • FIG. 7 represents another embodiment of the invention in the MOPA configuration (acronym for "Master Oscillator Power Amplifier") which also comprises an optical device as described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the monomode core 11 of the double-clad fiber is preferably doped with Ytterbium ions.
  • a signal wave 16 is injected into the second end of the double-clad optical fiber 8.
  • the tapered optical fiber 1 makes it possible to couple and focus the pump wave 15 which is injected into the first end of the optical fiber and it allows to expand the mode of the signal wave 16 so as not to damage the first end 9 of the double-clad fiber.
  • the signal wave 16 preferably has a wavelength of between 976 nm and 1080 nm for Ytterbium.
  • the pump wave 15 preferably has a wavelength between 915 nm and 976 nm for Ytterbium.
  • the energy of the pump wave is absorbed by the Ytterbium ions.
  • the signal wave 16 captures the majority of this stored energy during its passage in the optical fiber double sheath 8 from right to left, which makes it possible to amplify the signal wave 16.
  • the pump wave 15 is multimode.
  • the signal wave 16 is monomode.
  • the signal wave 16 when it leaves the first end 9 of the optical fiber double sheath 8 has a spatial quality much higher than the pump wave 15. In this configuration, there is no resonant cavity to trigger a laser action but the signal wave 16 is introduced from an external source which captures all the energy of the pump wave 15 during its passage in the optical fiber double gain 8.
  • two waves are injected into the optical device according to the invention: a multimode pump wave 15 and a monomode signal wave 16.
  • the pump wave 15 is guided by the multimode peripheral core 12 of the double-clad optical fiber 8 and the signal wave 16 is guided by the single-mode central core 11 of the double-clad optical fiber.
  • the single-mode signal wave 16 is injected into the monomode central core 11 of the double-clad optical fiber.
  • the signal wave 16 comes from an external source. During its passage in the double-clad optical fiber, the signal wave 16 recovers the energy of the pump wave 15.
  • a resonant cavity is created by means of Bragg gratings 27 inscribed in the single-mode core 11 of the double-sheath optical fiber 8.
  • the Bragg gratings may also be replaced. by selective optical elements located outside the fiber.
  • the signal wave 16 which makes several round trips inside the double-sheath fiber "feeds" with the energy of the pump wave 15.
  • the signal wave 16 is confined by the monomode central core 11 of the double-sheath fiber 8. This energy transfer is very efficient since approximately 80% of the energy of the pump wave 15 is transferred to the signal wave 16 signal.
  • FIG. 8 represents another embodiment which also comprises an optical device as described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the optical device further comprises a second tapered optical fiber 21 which is identical to that described with reference to Figure 1 but which is arranged symmetrically with respect to the double-sheath fiber. More specifically, at each of the ends 9 and 10 of the double-clad optical fiber 8 is contiguous a tapered optical fiber respectively 1 and 21.
  • the second tapered optical fiber 21 also extends along the optical axis 2.
  • the second tapered optical fiber 21 comprises a first end 22 and a second end 23.
  • the first end 22 of the second tapered optical fiber 21 is contiguous at the second end 10 of the double-clad optical fiber 8.
  • the second tapered optical fiber comprises a second multimode central core 24.
  • the second multimode central core 24 has a sixth refractive index n6.
  • the second multimode central core 24 is cylindrical.
  • the second tapered optical fiber 21 also comprises a third sheath 25 surrounding the second multimode core 24.
  • the third sheath 25 has a seventh refractive index n7.
  • the sixth refractive index n6 is greater than the seventh refractive index n7.
  • the third sheath 25 comprises several lights 26 equidistributed around the optical axis 2. The lights form a ring around the second multimode central core 24. Each light 26 extends from the first end 22 of the second tapered optical fiber to the second end 23 of the second tapered optical fiber.
  • the transverse dimensions of the second tapered optical fiber are increasing when moving on the optical axis 2 from the first end 22 of the second tapered optical fiber 21 to the second end 23 of the second optical fiber.
  • the diameter D8 of the first end of the second multimode central core being equal to the diameter D2 of the second end of the multimode peripheral core of the double-clad fiber.
  • the diameter D7 of the first end of the third sheath 25 is equal to the diameter D1 of the second end of the second sheath of the double sheath fiber 8.
  • Bragg gratings 27 are also inscribed in the single-mode central core of the double-clad fiber 8 and the monomode central core of the double-clad fiber is doped with Ge ions.
  • An embodiment may also be envisaged in which Bragg gratings 27 are inscribed in the monomode central core 11 of the double-clad fiber 8 and the single-mode central core of the double-clad fiber is not doped with ions. Ge. However, it is easier to register Bragg gratings when the monomode central core is doped with Ge ions.
  • a pump wave 15 is injected into the first end of the first tapered optical fiber 1 and a second pump wave 17 is injected into the second end of the second tapered optical fiber 21.
  • the first tapered optical fiber 1 makes it possible to focus the pump wave 15 and to couple it.
  • the second tapered optical fiber 21 makes it possible not to damage the double-clad optical fiber 8 during the passage of the signal wave 16 in the air at the output of the optical device: indeed, since the first tapered optical fiber 1 does not comprise any single-mode central core, it can withstand higher peak powers because it allows the signal wave 16 to expand before exiting in the open by the first end 3 of the first tapered optical fiber 1.
  • the second tapered optical fiber 21 makes it possible to focus the second pump wave 17.
  • the first tapered optical fiber 1 makes it possible not to damage the double-sheath optical fiber 8 during the passage of the signal wave 16 in the air at the same time. end 3 of the optical device.
  • the invention is not limited to the embodiments described above.
  • the invention is applicable to optical fibers having geometries of revolution or rectangular.
  • the invention is applicable to flexible or rigid optical fibers, also called "rod type”.

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Abstract

L' invention concerne un dispositif optique comportant une première fibre optique effilée (1) microstructurée accolée à une fibre optique double gaine (8) microstructurée. La première fibre optique effilée (1) comporte un seul coeur central multimode (5) entouré par une gaine (6). La fibre optique double gaine comporte un cœur périphérique multimode (12) tubulaire dans lequel se trouve un cœur central monomode (11). Le cœur périphérique multimode (12) est entouré d'une deuxième gaine. La première fibre optique effilée permet de focaliser la lumière qui entre dans la fibre optique double gaine. En outre, la première fibre optique effilée permet l'expansion d'un faisceau lumineux qui sort de la fibre optique double gaine.

Description

DISPOSITIF OPTIQUE COMPORTANT UNE FIBRE OPTIQUE EFFILEE ET UTILISATION D'UN TEL DISPOSITIF POUR L'INJECTION D'UNE ONDE DANS UNE FIBRE DOUBLE GAINE ET POUR L'EXPANSION D'UNE ONDE
EN SORTIE D'UNE FIBRE.
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] L' invention concerne de manière générale le couplage de la lumière depuis un ou plusieurs guides optiques d'entrée vers un ou plusieurs autres guides optiques de sortie qui ont des propriétés optiques et/ou des dimensions géométriques différentes du ou des guides optiques d'entrée.
[0002] L' invention concerne plus particulièrement un dispositif optique comportant une fibre optique effilée, ainsi que l'utilisation d'un tel dispositif optique pour permettre l'injection d'une onde dans une fibre double gaine et pour permettre l'expansion d'une onde en sortie d'une fibre optique double gaine.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
[0003] Il est souvent nécessaire de coupler la lumière depuis un système optique présentant une première ouverture numérique donnée vers un deuxième système optique présentant une deuxième ouverture numérique.
[0004] Pour cela, les lentilles sont souvent utilisées. Toutefois, lorsqu'il est nécessaire de coupler la lumière dans des fibres optiques de grande ouverture numérique, les lentilles ne sont plus suffisantes. Ainsi, le document WO2005091029 décrit une fibre optique présentant au moins une âme entourée d'une première région de gainage extérieur, laquelle est entourée d'une seconde région de gainage extérieur. La région de gainage extérieur est micro structurée de manière à ce que la fibre optique présente une grande ouverture numérique et le coeur central comprend plusieurs trous dont la structure est complexe. Ainsi, la fibre optique décrite dans ce document est complexe à concevoir et à réaliser. EXPOSE DE L' INVENTION
[ 0005] L' invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif optique facile à réaliser et qui présente une grande ouverture numérique . [ 0006] Un autre objet de l'invention est de proposer une fibre optique permettant de guider la lumière pour permettre l'injection de pompes multimodes dans des fibres optiques présentant une grande ouverture numérique.
[ 0007 ] L'invention vise également à proposer un dispositif optique qui ne présente pas de difficulté d'alignement.
[ 0008 ] L' invention vise également à proposer un dispositif optique qui supporte des ondes de puissance importante sans être endommagé.
[ 0009] Pour ce faire est proposé selon un premier aspect de l'invention, un dispositif optique comportant : une première fibre optique effilée présentant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première fibre optique effilée s' étendant suivant un axe optique longitudinal, la première fibre optique effilée comprenant : i. un coeur central multimode, ii. une première gaine microstructurée entourant le coeur central multimode, la première gaine comprenant plusieurs lumières équiréparties autour de l'axe optique, les lumières formant une bague autour du cœur central multimode, chaque lumière s' étendant de la première extrémité de la première fibre optique effilée à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, une fibre optique double gaine présentant une première extrémité et une deuxième extrémité, la fibre optique double gaine s' étendant suivant l'axe optique, la première extrémité de la fibre optique double gaine étant accolée à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, la fibre optique double gaine comprenant : i. un coeur central monomode, ii. un cœur périphérique multimode entourant le coeur central monomode, iii. une deuxième gaine microstructurée entourant le cœur périphérique multimode, les dimensions transversales de la première fibre optique effilée étant décroissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique depuis la première extrémité de la première fibre optique effilée jusqu'à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée; le diamètre de la première extrémité du cœur périphérique multimode étant supérieur ou égal au diamètre de la deuxième extrémité du cœur central multimode ; l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur périphérique multimode étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur central multimode.
[0010] Un cœur est « multimode », lorsqu' il permet de transporter plusieurs modes de propagation.
[0011] Un cœur est « monomode » lorsqu' il admet moins de cinq modes de propagation. [0012] On entend par fibre optique effilée, une fibre optique obtenue par un procédé d'effilage. Une telle fibre optique effilée présente des dimensions qui se réduisent progressivement, par exemple une forme tronconique ou en pavillon de trompette.
[0013] On qualifie de « transversal » une dimension perpendiculaire à l'axe optique et on qualifie de « longitudinal » une dimension parallèle à l'axe optique.
[0014] Le terme « gaine microstructurée » désigne une gaine qui n'est pas constituée d'un matériau homogène mais d'un matériau percé par des trous qui sont remplis d'air
(également appelés lumières dans ce texte) . La gaine est de préférence constituée de silice percée par des trous d'air. La gaine agit alors comme un milieu de bas indice. [0015] En effet, dans une gaine microstructurée, le cœur central sans trous d' air présente de préférence un indice de réfraction égal à l'indice de réfraction de la silice, tandis que la gaine, pourvue de trous d'air, présente un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction de la silice. Plus précisément, une gaine microstructurée présente un indice de réfraction proche de celui de l'air du fait de la présence des nombreux trous d' air dans la gaine microstructurée .
[0016] Ainsi, selon un mode de réalisation très préférentiel de l'invention, le cœur central multimode de la première fibre optique effilée présente un indice de réfraction supérieur à la première gaine de la première fibre optique effilée.
[0017] Selon un mode de réalisation très préférentiel de l'invention, le cœur central monomode de la fibre optique double gaine présente un indice de réfraction supérieur à celui du cœur périphérique multimode. Le cœur périphérique multimode présente un indice de réfraction supérieur à celui de la deuxième gaine qui est microstructurée .
[0018] On entend par « lumière » un conduit tubulaire réalisé dans une gaine. Les parois de ce conduit sont constituées de la matière de la gaine, qui est ici de préférence de la silice. Les lumières sont remplies d'air.
[0019] Dans le dispositif optique selon l'invention, la première fibre optique effilée comporte un seul coeur central multimode sans cœur central monomode à l'intérieur de ce cœur central multimode au contraire des dispositifs de l'art antérieur dans lesquels la fibre optique effilée comportait un cœur central monomode dans un cœur central tubulaire multimode .
[0020] Les dimensions transversales de la première fibre optique effilée diminuent c'est-à-dire que toutes les dimensions transversales de la première fibre optique diminuent et notamment :
- le diamètre du cœur multimode ;
- le diamètre de la première gaine ; - les dimensions transversales intérieures des lumières ;
- la distance entre deux lumières adjacentes.
[0021] La première fibre optique effilée peut être réalisée à partir d'une fibre optique de diamètre constant qui est effilée de manière à ce que l'ensemble de ces dimensions transversales diminuent. Pour cela, la fibre optique de diamètre constant est fixée à ces deux extrémités. Cette fibre optique est de préférence en silice. La fibre optique de diamètre constant est chauffée au point de ramollissement de la silice. Les extrémités de la fibre optique sont ensuite étirées. La forme de la fibre optique effilée peut être contrôlée précisément par le contrôle de la vitesse à laquelle chaque extrémité de la fibre est tirée. La vitesse à laquelle chaque extrémité est tirée peut varier pendant le procédé d'étirage pour donner à la fibre optique effilée des formes particulières qui peuvent être par exemple linéaire ou parabolique. Le procédé d'effilage permettant de réaliser une fibre optique effilée peut être réalisé par des équipements commerciaux, des bancs de fusion étirage ou des soudeuses de fibres optiques de la société Vytran.
[ 0022 ] Ainsi, la fibre optique effilée selon l'invention permet d'obtenir une grande ouverture numérique simplement à partir d'une fibre optique standard que l'on effile.
[ 0023] En effet, l'ouverture numérique d'une fibre optique caractérise le cône d'acceptance de la fibre optique: si un rayon lumineux tente de pénétrer la fibre optique en provenant de ce cône, alors le rayon sera guidé par réflexion totale interne ; dans le cas contraire, le rayon ne sera pas guidé. Avantageusement, le diamètre de la deuxième extrémité du coeur central multimode est égal au diamètre de la première extrémité du cœur périphérique multimode.
[ 0024 ] Avantageusement, le diamètre de la deuxième extrémité de la première gaine est égal au diamètre de la première extrémité de la deuxième gaine. [ 0025] Le dispositif optique peut ainsi avoir une ouverture numérique supérieure à 0.6, voire supérieure à 0.8. Par conséquent, le dispositif selon l'invention permet de réduire le diamètre de la deuxième gaine de la fibre double gaine pour une puissance d'injection égale. Ainsi, l'intégrale de recouvrement entre le guide multimode et le cœur dopé peut être augmentée ce qui augmente le taux d'absorption de la lumière de pompe. Cet avantage est particulièrement intéressant dans le cas où le dispositif selon l'invention est utilisé pour constituer un laser impulsionnel car dans ce cas, la longueur totale du dispositif doit être la plus faible possible. [0026] En effet, l'ouverture numérique de la première fibre optique effilée augmente lorsque la distance entre deux lumières adjacentes diminue. En effet, puisque la première fibre optique effilée est microstructurée, son ouverture numérique dépend essentiellement de la distance entre deux lumières adjacentes et plus précisément, son ouverture numérique augmente lorsque la distance entre deux lumières adjacentes diminue.
[0027] Ainsi, le dispositif optique selon l'invention est simple à réaliser et il présente une grande ouverture numérique.
[0028] En outre, il est plus facile d'aligner la première fibre optique effilée avec la fibre optique double gaine que dans les dispositifs de l'art antérieur. Ce dispositif optique est donc moins sensible aux imprécisions d'alignement.
[0029] Le procédé d'effilage ou la diminution des dimensions transversales de la première fibre optique procurant les effets avantageux énoncés ci-dessus peut être réalisé au moins selon deux modes différents. [0030] Selon un premier mode de réalisation, la diminution des dimensions transversales de la première fibre optique effilée est complètement homothétique, c'est-à-dire que toutes les dimensions transversales de la première fibre optique effilée diminuent de manière proportionnelle. Par exemple, si le diamètre extérieur de la première extrémité de la première fibre optique effilée est égal à 500 μιη, que la diamètre de la première extrémité du cœur multimode est de 200 μη et que la distance entre deux lumières adjacentes dans la première extrémité de la première fibre optique effilée est de 1,3 [ira, alors pour obtenir les dimensions de la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, il faudra diviser toutes ces dimensions par le même coefficient ; ce mode de réalisation est le plus simple à réaliser .
[0031] Selon un deuxième mode de réalisation, la distance entre deux lumières adjacentes de la première fibre optique diminue plus vite que les autres dimensions transversales de la première fibre optique effilée. Dans ce cas, la diminution des dimensions transversales n'est pas totalement homothétique, c'est-à-dire que certaines dimensions transversales diminuent moins vite que d'autres, et notamment les dimensions transversales intérieures des lumières diminuent moins vite que les autres dimensions transversales, de façon à ce que la distance entre deux lumières successives diminue plus vite que les autres dimensions. Par exemple, si toutes les dimensions transversales (notamment le diamètre de la première fibre optique effilée et celui du cœur multimode) sont divisées par deux entre la première extrémité de la première fibre optique effilée et la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, alors la distance entre deux lumières adjacentes sera divisée d'un nombre supérieur à 2 lorsque l'on passe de la première extrémité à la deuxième extrémité. Pour cela, comme dans le mode de réalisation précédent, la fibre optique est effilée et en outre un gaz est injecté dans les lumières de la première gaine de façon à augmenter leurs dimensions et à diminuer la distance entre deux lumières adjacentes.
[0032] Avantageusement, la première fibre optique effilée présente une longueur suivant l'axe optique comprise entre 5 mm et 5 cm. En effet, si la première fibre optique effilée est trop longue, les rayons monomodes issus du coeur central monomode vont se disperser lors du passage dans le coeur central multimode. En outre, cette longueur de la fibre optique effilée permet d'injecter des ondes de forte puissance dans la deuxième extrémité de la fibre optique double gaine sans que la première extrémité de la fibre optique double gaine et la première extrémité de la première fibre optique effilée soient endommagées. [0033] Plus précisément, la longueur maximale de la première fibre optique effilée est donnée par la distance, L=D2/ (2*n*ON) .
[0034] D2 = diamètre de la première extrémité du cœur central multimode de la première fibre optique effilée ; [0035] n = indice de réfraction du matériau qui constitue la première fibre optique effilée;
[0036] ON = ouverture numérique du cœur central monomode de la fibre double gaine.
[0037] Avantageusement, la première fibre optique double effilée présente, à sa deuxième extrémité, une ouverture numérique supérieure à 0,3.
[0038] Avantageusement, la première fibre optique effilée présente, à sa deuxième extrémité, une ouverture numérique supérieure à 0,5. [0039] Avantageusement, la première fibre optique effilée présente, à sa deuxième extrémité, une ouverture numérique supérieure à 0.8.
[0040] Avantageusement, la fibre optique double gaine présente un rapport entre le diamètre de la deuxième gaine et le diamètre du coeur central monomode inférieur à 10. [0041] Avantageusement, la fibre optique double gaine est dopée avec une ou plusieurs terres rares prises dans la liste suivante : Er, Yb, Nd, Tm, Ho, Pr, Sm, Bi, Cr, Ge . Ainsi, lorsqu'une onde est injectée dans le dispositif selon l'invention, le dopage permet de réaliser une cavité résonnante .
[0042] L' invention concerne également un dispositif optique tel que décrit précédemment qui comporte en outre une deuxième fibre optique effilée s' étendant suivant l'axe optique, la deuxième fibre optique effilée comprenant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première extrémité de la deuxième fibre optique effilée étant accolée à la deuxième extrémité de la fibre optique double gaine, la deuxième fibre optique effilée comprenant : i . un deuxième cœur central multimode, ii. une troisième gaine microstructurée entourant le deuxième coeur central multimode, la troisième gaine comprenant plusieurs lumières équiréparties autour de l'axe optique, les lumières formant une bague autour du deuxième cœur central multimode, chaque lumière s' étendant de la première extrémité de la deuxième fibre optique effilée à la deuxième extrémité de la deuxième fibre optique effilée, les dimensions transversales de la deuxième fibre optique effilée étant croissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique depuis la première extrémité de la deuxième fibre optique effilée jusqu'à la deuxième extrémité de la deuxième fibre optique effilée, le diamètre de la deuxième extrémité du cœur périphérique multimode étant supérieur ou égal au diamètre de la première extrémité du cœur central multimode ; l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur périphérique multimode étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur central multimode.
[ 0043] Ce dispositif optique autorise l'injection d'onde de forte puissance à ses deux extrémités.
[ 0044 ] En effet, lorsqu'une onde est injectée dans la première extrémité de la première fibre optique effilée, la première fibre optique effilée permet de focaliser la lumière et de la coupler, tandis que la deuxième fibre optique effilée permet de ne pas endommager la fibre optique double gaine du fait de l'interface avec l'air : en effet, comme la deuxième fibre optique effilée ne comporte pas de cœur monomode, elle peut supporter des puissances crêtes plus grande car elle permet au mode de s'élargir avant de sortir à l'air libre .
[ 0045] De même lorsqu'une onde est injectée dans la deuxième extrémité de la deuxième fibre optique effilée, la deuxième fibre optique effilée permet de focaliser la lumière et de la coupler, tandis que la première fibre optique effilée permet de ne pas endommager la fibre optique double gaine du fait de l'interface avec l'air.
[ 0046] Avantageusement, le diamètre de la première extrémité du deuxième cœur central multimode est égal au diamètre de la deuxième extrémité du cœur périphérique multimode,
[ 0047 ] Avantageusement, le diamètre de la première extrémité de la troisième gaine est égal au diamètre de la deuxième extrémité de la deuxième gaine.
[ 0048 ] Avantageusement, le deuxième cœur central multimode présente un indice de réfraction égal à celui de la silice, tandis que la troisième gaine qui est microstructurée, présente un indice de réfraction inférieur à celui de la silice .
[ 0049] Avantageusement, la deuxième fibre optique effilée présente une longueur suivant l'axe optique comprise entre 5 mm et 5 cm.
[ 0050 ] Avantageusement, la longueur maximale de la deuxième fibre optique effilée est donnée par la distance, L=D8/ (2*n*ON) avec : [ 0051 ] D8 = diamètre de la deuxième extrémité du deuxième cœur central multimode de la deuxième fibre optique effilée;
[ 0052 ] n = indice de réfraction du matériau qui constitue la deuxième fibre optique effilée;
[ 0053] ON = ouverture numérique du cœur central monomode de la fibre double gaine.
[ 0054 ] Selon différents modes de réalisation, la lumière injectée dans le dispositif selon l'invention est couplée :
-via l'effilage d'une fibre optique multimode dans la première et/ou dans la deuxième fibre optique effilée ; -via une lentille.
[ 0055] La première fibre optique effilée, la fibre optique double gaine et la deuxième fibre optique effilée sont de préférence en silice.
[ 0056] L' invention concerne également un laser comportant un dispositif optique tel que décrit précédemment, le laser comportant en outre des moyens d'injection d'une première onde dans la première extrémité de la première fibre optique effilée . [0057] L'invention concerne également un laser qui comporte en outre des moyens d'injection d'une deuxième onde dans la deuxième extrémité de la deuxième fibre optique effilée, ce qui permet de réaliser un laser doublement pompé dans lequel les extrémités de la fibre optique double gaine sont protégées.
[0058] Selon différents modes de réalisation : la fibre optique double gaine comprend en outre des réseaux de Bragg inscrits dans le coeur central monomode. Les réseaux de Bragg permettent de former une cavité laser à une longueur d'onde choisie. Un réseau de Bragg inscrit dans la gaine multimode permettra de faire recirculer l'énergie de pompe non absorbée dans la fibre optique double gaine ; - le laser comprend en outre des moyens situés à l'extérieur de la fibre optique double gaine et permettant de former une cavité optique dans la fibre optique double gaine. Ces moyens sont par exemple constitués par des miroirs ou des réseaux de Bragg en volume. [0059] L' invention concerne également un amplificateur optique comportant un dispositif optique tel que décrit précédemment et qui comprend en outre des moyens d'injection d'une onde signal dans la deuxième extrémité de la fibre optique double gaine. Ainsi, le dispositif optique selon l'invention est utilisé dans une configuration MOPA ("Master Oscillator Power Amplifier") .
[0060] L'invention concerne également l'utilisation d'une première fibre optique effilée pour injecter une onde de pompe dans une fibre optique double gaine présentant une ouverture numérique supérieure à 0,3, la première fibre optique effilée comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première fibre optique effilée s' étendant suivant un axe optique longitudinal, la première fibre optique effilée comprenant : i . un coeur central multimode, ii. une première gaine microstructurée entourant le coeur central multimode, la première gaine comprenant plusieurs lumières équiréparties autour de l'axe optique, les lumières formant une bague autour du cœur central multimode, chaque lumière s' étendant de la première extrémité de la première fibre optique effilée à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, les dimensions transversales de la première fibre optique effilée étant décroissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique depuis la première extrémité de la première fibre optique effilée jusqu'à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée; la fibre optique double gaine comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la fibre optique double gaine s' étendant suivant l'axe optique, la première extrémité de la fibre optique double gaine étant accolée à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, la fibre optique double gaine comprenant : iii. un coeur central monomode, iv. un cœur périphérique multimode entourant le coeur central monomode, v. une deuxième gaine microstructurée entourant le cœur périphérique multimode, le diamètre de la première extrémité du cœur périphérique multimode étant supérieur ou égal au diamètre de la deuxième extrémité du cœur central multimode ; l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur périphérique multimode étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur central multimode.
[0061] Avantageusement, le diamètre de la deuxième extrémité du coeur central multimode est égal au diamètre de la première extrémité du cœur périphérique multimode.
[0062] Avantageusement, le diamètre de la deuxième extrémité de la première gaine est égal au diamètre de la première extrémité de la deuxième gaine.
[0063] L'invention concerne également l'utilisation d'une fibre optique effilée pour permettre l'expansion d'un faisceau lumineux en sortie d'une fibre optique double gaine sans endommager l'extrémité de la fibre optique double gaine,
- la première fibre optique effilée comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la première fibre optique effilée s' étendant suivant un axe optique longi¬ tudinal, la première fibre optique effilée comprenant : vi . un coeur central multimode, vii. une première gaine microstructurée entourant le coeur central multimode, la première gaine comprenant plusieurs lumières équiréparties autour de l'axe optique, les lumières formant une bague autour du cœur central multimode, chaque lumière s' étendant de la première extrémité de la première fibre optique effilée à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, les dimensions transversales de la fibre optique effilée étant décroissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique depuis la première extrémité de la première fibre optique effilée jusqu'à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée; la fibre optique double gaine comportant une première extrémité et une deuxième extrémité, la fibre optique double gaine s' étendant suivant l'axe optique, la première extrémité de la fibre optique double gaine étant accolée à la deuxième extrémité de la première fibre optique effilée, la fibre optique double gaine comprenant : viii. un coeur central monomode, ix. un cœur périphérique multimode entourant le coeur central monomode, x. une deuxième gaine microstructurée entourant le cœur périphérique multimode, le diamètre de la deuxième extrémité du coeur central multimode étant égal au diamètre de la première extrémité du cœur périphérique multimode, le diamètre de la deuxième extrémité de la première gaine étant égal au diamètre de la première extrémité de la deuxième gaine.
Avantageusement, le diamètre de la deuxième extrémité du coeur central multimode est égal au diamètre de la première extrémité du cœur périphérique multimode .
Avantageusement, le diamètre de la deuxième extrémité de la première gaine est égal au diamètre de la première extrémité de la deuxième gaine. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[ 0064 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1, une vue schématique en perspective d'une fibre optique effilée selon l'invention;
la figure 2, une vue en coupe d'une partie des lumières de la fibre optique effilée de la figure 1 ;
la figure 3, un graphique représentant l'évolution de l'ouverture numérique d'une fibre optique présentant une gaine pourvue de lumières traversantes en fonction du rapport de la distance entre deux lumières adjacentes et du diamètre extérieur de la fibre optique ;
la figure 4, un dispositif optique selon un mode de réalisation de l'invention qui comprend une fibre optique effilée et une fibre optique double gaine;
la figure 5, une vue en coupe de la deuxième extrémité de la fibre optique effilée de la figure 4 ;
la figure 6, une vue en coupe de la première extrémité de la figure optique double gaine de la figure 4 ;
la figure 7, un dispositif optique selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
la figure 8, un dispositif optique selon un autre mode de réalisation de l'invention.
[ 0065] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
DESCRIPTION DETAILLEE D ' UN MODE DE REALISATION
[ 0066] Un premier mode de réalisation de l'invention est décrit en référence aux figures 1 à 6. [0067] La figure 1 représente une fibre optique effilée 1. La fibre optique effilée 1 s'étend suivant un axe optique longitudinal. La fibre optique 1 comprend une première extrémité 3 et une deuxième extrémité 4. La fibre optique effilée est composée de silice.
[0068] La fibre optique 1 comprend un cœur central multimode 5, c'est-à-dire un cœur central qui peut transporter plusieurs modes. Le cœur central multimode 5 est cylindrique. Le cœur central multimode 5 présente un premier indice de réfraction ni. Le cœur central multimode 5 est entouré par une première gaine 6 qui est microstructurée . La première gaine 6 est cylindrique. La première gaine 6 présente un deuxième indice de réfraction n2. Le premier indice de réfraction ni est supérieur au deuxième indice de réfraction n2.
[0069] La première gaine 6 microstructurée est percée par des lumières 7 qui s'étendent longitudinalement de la première extrémité 3 de la fibre optique effilée à la deuxième extrémité 4 de la fibre optique effilée. Les lumières 7 sont réparties circonférentiellement dans la première gaine 6. Les lumières 7 forment une bague autour de l'axe optique 2. Une vue en coupe transversale d'une partie des lumières 7 est représentée sur la figure 2. La distance entre deux lumières successives est appelée w. Chaque lumière présente des dimensions transversales D3 et D4.
[0070] La fibre optique effilée 1 présente un diamètre extérieur Dl . Le cœur central multimode 5 présente un diamètre extérieur D2.
[0071] Lorsque l'on se déplace sur l'axe optique depuis la première extrémité 3 de la fibre optique effilée vers la deuxième extrémité 4 de la fibre optique effilée, les dimensions transversales de la fibre optique effilée diminuent de manière homothétique, c'est-à-dire que :
- le diamètre extérieur Dl de la fibre optique effilée diminue ; - le diamètre extérieur D2 du cœur central multimode diminue ;
- les dimensions transversales D3 et D4 des lumières diminuent ,
- la distance w entre deux lumières adjacentes diminue. [0072] Dans cet exemple, le diamètre extérieur de la première extrémité 3 de la fibre optique effilée Dl est égal à 200 μτα et la distance w entre deux lumières adjacentes dans la première extrémité 3 est de 1,3 μιη. Le diamètre extérieur de la deuxième extrémité 4 de la fibre optique effilée Dl est égal à 50 μτα et la distance w entre deux lumières adjacentes dans la deuxième extrémité 4 est de 0,3 μιη. Dans cet exemple, toutes les dimensions transversales ont été divisées par 4 entre la première extrémité de la fibre optique effilée et la deuxième extrémité de la fibre optique effilée. Ainsi, l'ouverture numérique de la fibre optique effilée est de 0,75.
[0073] En effet, comme on peut le voir sur la figure 3, l'ouverture numérique d'une fibre optique augmente lorsque la distance entre deux lumières adjacentes diminue. Le fait de diminuer toutes les dimensions transversales de manière homothétique est une manière simple d'augmenter l'ouverture numérique de la fibre optique de la figure 1.
[0074] En outre, pour augmenter encore l'ouverture numérique de la fibre optique de la figure 1, on peut augmenter les dimensions intérieures D3, D4 des lumières 7 de manière à diminuer la distance w entre deux lumières 7 adjacentes. Par exemple, au lieu de diviser par quatre les dimensions des lumières 7 entre la première extrémité 3 de la fibre optique et la deuxième extrémité de la fibre optique, on peut diviser les dimensions des lumières 7 seulement par deux, tandis que toutes les autres dimensions transversales sont divisées par quatre.
[0075] La figure 4 représente un dispositif optique selon un mode de réalisation de l'invention qui comprend une fibre optique effilée 1 conformément à la figure 1 et une fibre optique double gaine 8.
[0076] La fibre optique double gaine 8 s'étend également suivant l'axe optique 2. La fibre optique double gaine 8 comprend une première extrémité 9 et une deuxième extrémité 10. La deuxième extrémité de la fibre optique effilée 1 est accolée à la première extrémité 9 de la fibre optique double gaine .
[0077] La figure 5 représente la deuxième extrémité 4 de la fibre optique effilée en coupe et la figure 6 représente la première extrémité 9 de la fibre optique double gaine en coupe également.
[0078] La fibre optique double gaine comporte un cœur central monomode 11 qui s'étend suivant l'axe optique 2. Le cœur central monomode comprend un troisième indice de réfraction n3. Le cœur central monomode 11 est cylindrique. Un cœur périphérique multimode 12 entoure le cœur central monomode 12. Le cœur périphérique multimode présente un quatrième indice de réfraction n4. Le cœur périphérique multimode 12 est cylindrique. Une deuxième gaine 13 entoure le cœur périphérique multimode 12. La deuxième gaine 13 est microstructurée . La deuxième gaine 13 est cylindrique. La deuxième gaine 13 présente un cinquième indice de réfraction n5. n3 est supérieur à n4. Le quatrième indice de réfraction n4 est supérieur au cinquième indice de réfraction n5.
[0079] La deuxième gaine 13 microstructurée est percée par des lumières 14 qui s'étendent longitudinalement de la première extrémité 9 de la fibre optique double gaine à la deuxième extrémité 10 de la fibre optique double gaine. Les lumières 14 sont réparties circonférentiellement dans la deuxième gaine 13. Les lumières 14 forment une bague autour de l'axe optique 2. La fibre optique double gaine est dite microstructurée ou « air clad ».
[0080] La deuxième extrémité de la fibre optique effilée présente un diamètre extérieur Dl égal au diamètre extérieur D5 de la fibre optique double gaine. La deuxième extrémité 4 du cœur central multimode 5 présente un diamètre D2 égal au diamètre D6 du cœur périphérique multimode 12 de la fibre double gaine 8.
[0081] Concernant la première fibre optique effilée, l'indice de réfraction de la première fibre optique effilée est compris entre 1 et 1.45. On pourrait également utiliser une première fibre optique effilée présentant un indice de réfraction allant jusqu'à 2.5.
[0082] Concernant la fibre double gaine, le cœur périphérique multimode a un diamètre qui est de préférence compris entre 50 ym et 600 ym. Le cœur central monomode 5 a un diamètre qui est de préférence compris entre 5 et 40 ym.
[0083] Le cœur central monomode 5 est dopé avec des ions terres rares.
[0084] Une onde pompe 15 est injectée dans la première extrémité 3 de la première fibre optique effilée 1. Cette onde pompe a une puissance qui est de préférence comprise entre 1W et 2000W.
[ 0085] En outre, il est plus facile d'aligner la première fibre optique 1 avec la fibre optique double gaine 8 que d'aligner la fibre optique double gaine avec une lentille.
[ 0086] Le couplage peut être effectué en regroupant ensemble une multitude de fibres optique double gaine à faible ouverture numérique qui sont ensuite effilées et accolées à l'extrémité de la première fibre optique effilée. [ 0087 ] Le couplage peut également être effectué par une lentille à faible ouverture numérique qui est placée en entrée de la première fibre optique effilée 1. Par « faible ouverture numérique », on désigne une ouverture numérique inférieure à 0.3. [ 0088 ] Le dispositif de la figure 4 constitue de préférence un laser. Pour cela, des réseaux de Bragg sont de préférence inscrits dans le cœur central monomode 5 de la fibre double gaine.
[ 0089] Dans ce mode de réalisation, la fibre optique effilée 1 permet donc essentiellement de coupler et de focaliser la lumière.
[ 0090 ] La figure 7 représente un autre mode de réalisation de l'invention en configuration MOPA (acronyme de "Master Oscillator Power Amplifier") qui comprend également un dispositif optique tel que décrit en référence aux figures 1 à 6. Dans ce mode de réalisation, le cœur monomode 11 de la fibre double gaine est de préférence dopé avec des ions Ytterbium. Dans ce mode de réalisation, une onde signal 16 est injectée dans la deuxième extrémité de la fibre optique double gaine 8. Dans ce mode de réalisation, la fibre optique effilée 1 permet de coupler et de focaliser l'onde pompe 15 qui est injectée dans la première extrémité de la fibre optique et elle permet d'élargir le mode de l'onde signal 16 de façon à ne pas endommager la première extrémité 9 de la fibre double gaine. L'onde signal 16 présente de préférence une longueur d'onde comprise entre 976 nm et 1080 nm pour l'Ytterbium. L'onde pompe 15 présente de préférence une longueur d'onde comprise entre 915 nm et 976 nm pour l'Ytterbium. L'énergie de l'onde pompe est absorbée par les ions Ytterbium. L'onde signal 16 capte la majorité de cette énergie stockée pendant son passage dans la fibre optique double gaine 8 de droite à gauche, ce qui permet d'amplifier l'onde signal 16. L'onde pompe 15 est multimode. L'onde signal 16 est monomode. Ainsi, l'onde signal 16, lorsqu'elle sort de la première extrémité 9 de la fibre optique double gaine 8 possède une qualité spatiale bien supérieure à l'onde pompe 15. Dans cette configuration, il n'y a pas de cavité résonante pour déclencher une action laser mais l'onde signal 16 est introduite d'une source extérieure qui capte toute l'énergie de l'onde pompe 15 lors de son passage dans la fibre optique double gain 8.
[0091] Dans toutes les utilisations les modes de réalisation selon l'invention, De manière très préférentielle, deux ondes sont injectées dans le dispositif optique selon l'invention : une onde pompe 15 multimode et une onde signal 16 monomode. L'onde pompe 15 est guidée par le cœur périphérique multimode 12 de la fibre optique double gaine 8 et l'onde signal 16 est guidée par le cœur central monomode 11 de la fibre optique double gaine. Dans le mode de réalisation de la figure 7, l'onde signal 16 monomode est injectée dans le cœur central monomode 11 de la fibre optique double gaine. L'onde signal 16 est issue d'une source extérieure. Lors de son passage dans la fibre optique double gaine, l'onde signal 16 récupère l'énergie de l'onde pompe 15. [0092] Dans les modes de réalisation des figures 4 et 8, une cavité résonnante est créée grâce à des réseaux de Bragg 27 inscrits dans le cœur monomode 11 de la fibre optique double gaine 8. Alternativement, les réseaux de Bragg peuvent également être remplacés par des éléments optiques sélectifs situés en dehors de la fibre. Ainsi, l'onde signal 16 qui effectue plusieurs aller-retour à l'intérieur de la fibre double gaine « se nourrit » avec l'énergie de l'onde pompe 15. [0093] Dans les modes de réalisation selon l'invention, l'onde signal 16 est confinée par le cœur central monomode 11 de la fibre double gaine 8. Ce transfert d'énergie est très efficace puisque environ 80% de l'énergie de l'onde pompe 15 est transférée à l'onde signal 16 signal. L'onde signal 16, qui est confiée dans le cœur monomode 11 pourrait d'endommager la fibre double gaine à l'interface air-silice en l'absence de la première fibre optique effilée : en effet, la première fibre optique effilée permet à lxonde signal 16 qui est très énergétique et qui est issue du cœur central monomode de s'élargir avant de rencontrer l'interface air- silice. Cette protection de l'interface air-silice via l'utilisation d'une fibre optique effilée est nécessaire lorsque le laser opère en mode impulsionnel pour des impulsions optiques inférieures à la microseconde. [0094] La figure 8 représente un autre mode de réalisation qui comprend également un dispositif optique tel que décrit en référence aux figures 1 à 6. Dans ce mode de réalisation, le dispositif optique comprend en outre une deuxième fibre optique effilée 21 qui est identique à celle décrite en référence à la figure 1 mais qui est disposée de façon symétrique par rapport à la fibre double gaine. [0095] Plus précisément, à chacune des extrémités 9 et 10 de la fibre optique double gaine 8 est accolée une fibre optique effilée respectivement 1 et 21.
[0096] La deuxième fibre optique effilée 21 s' étendant également suivant l'axe optique 2. La deuxième fibre optique effilée 21 comprend une première extrémité 22 et une deuxième extrémité 23. La première extrémité 22 de la deuxième fibre optique effilée 21 est accolée à la deuxième extrémité 10 de la fibre optique double gaine 8. [0097] La deuxième fibre optique effilée comprend un deuxième cœur central multimode 24. Le deuxième cœur central multimode 24 présente un sixième indice de réfraction n6. Le deuxième cœur central multimode 24 est cylindrique.
[0098] La deuxième fibre optique effilée 21 comprend également une troisième gaine 25 entourant le deuxième coeur central multimode 24. La troisième gaine 25 présente un septième indice de réfraction n7. Le sixième indice de réfraction n6 est supérieur au septième indice de réfraction n7. La troisième gaine 25 comprend plusieurs lumières 26 équiréparties autour de l'axe optique 2. Les lumières forment une bague autour du deuxième cœur central multimode 24. Chaque lumière 26 s'étend de la première extrémité 22 de la deuxième fibre optique effilée à la deuxième extrémité 23 de la deuxième fibre optique effilée. [0099] Les dimensions transversales de la deuxième fibre optique effilée sont croissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique 2 depuis la première extrémité 22 de la deuxième fibre optique effilée 21 jusqu'à la deuxième extrémité 23 de la deuxième fibre optique effilée 21. [00100] Le diamètre D8 de la première extrémité du deuxième cœur central multimode étant égal au diamètre D2 de la deuxième extrémité du cœur périphérique multimode de la fibre double gaine.
[00101] Le diamètre D7 de la première extrémité de la troisième gaine 25 est égal au diamètre Dl de la deuxième extrémité de la deuxième gaine de la fibre double gaine 8.
[00102] Dans ce mode de réalisation des réseaux de Bragg 27 sont également inscrits dans le cœur central monomode de la fibre double gaine 8 et le cœur central monomode de la fibre double gaine est dopé avec des ions Ge . [00103] On peut également envisager un mode de réalisation dans lequel des réseaux de Bragg 27 sont inscrits dans le cœur central monomode 11 de la fibre double gaine 8 et le cœur central monomode de la fibre double gaine n'est pas dopé avec des ions Ge . Toutefois, il est plus facile d'inscrire des réseaux de Bragg lorsque le cœur central monomode est dopé avec des ions Ge .
[00104] Dans le mode de réalisation de la figure 8, une onde pompe 15 est injectée dans la première extrémité de la première fibre optique effilée 1 et une deuxième onde pompe 17 est injectée dans la deuxième extrémité de la deuxième fibre optique effilée 21.
[00105] La première fibre optique effilée 1 permet de focaliser l'onde pompe 15 et de la coupler. La deuxième fibre optique effilée 21 permet de ne pas endommager la fibre optique double gaine 8 lors du passage de l'onde signal 16 dans l'air en sortie du dispositif optique : en effet, comme la première fibre optique effilée 1 ne comporte pas de cœur central monomode, elle peut supporter des puissances crêtes plus grandes car elle permet à l'onde signal 16 de s'élargir avant de sortir à l'air libre par la première extrémité 3 de la première fibre optique effilée 1. [00106] La deuxième fibre optique effilée 21 permet de focaliser la deuxième onde pompe 17. La première fibre optique effilée 1 permet de ne pas endommager la fibre optique double gaine 8 lors du passage de l'onde signal 16 dans l'air à l'extrémité 3 du dispositif optique.
[00107] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. En particulier, l'invention est applicable à des fibres optiques présentant des géométries de révolution ou rectangulaire. [00108] L'invention est applicable à des fibres optiques flexibles ou rigides, également appelées « rod type ».

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif optique comportant :
une première fibre optique effilée (1) comportant une première extrémité (3) et une deuxième extrémité (4), la première fibre optique effilée (1) s' étendant suivant un axe optique (2) longitudinal, la première fibre optique effilée (1) comprenant :
i. un coeur central multimode (5),
ii. une première gaine (6) microstructurée entourant le coeur central multimode (5) , la première gaine (6) comprenant plusieurs lumières (7) équiréparties autour de l'axe optique (2), les lumières (7) formant une bague autour du cœur central multimode (5) , chaque lumière (7) s' étendant de la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) vers la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1),
une fibre optique double gaine (8) comportant une première extrémité (9) et une deuxième extrémité (10), la fibre optique double gaine (8) s'étendant suivant l'axe optique (2), la première extrémité (9) de la fibre optique double gaine (8) étant accolée à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1), la fibre optique double gaine (8) comprenant :
i. un coeur central monomode (11),
ii. un cœur périphérique multimode (12) entourant le coeur central monomode (11), iii. une deuxième gaine (13) microstructurée entourant le cœur périphérique multimode (12), les dimensions transversales (Dl, D2, D3, D4, w) de la première fibre optique effilée (1) étant décroissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique (2) depuis la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) jusqu'à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1);
le diamètre (D6) de la première extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieur ou égal au diamètre (D2) de la deuxième extrémité du cœur central multimode (5) ;
l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur central multimode (5) ,
caractérisé en ce que la distance (w) entre deux lumières (7) adjacentes de la première fibre optique effilée (1) diminue plus vite que les autres dimensions transversales (Dl, D2) de la première fibre optique effilée (1) .
Dispositif optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première fibre optique effilée présente une longueur (L) suivant l'axe optique (2) qui est inférieure à D2/ (2*n*ON) , où D2 est le diamètre de la première extrémité du cœur central monomode de la première fibre optique effilée, n est l'indice de réfraction du matériau qui constitue la première fibre optique numérique, et ON est l'ouverture numérique du cœur central monomode de la fibre double gaine.
Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première fibre optique effilée présente, à sa deuxième extrémité (4), une ouverture numérique supérieure à 0,3. Dispositif optique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première fibre optique effilée présente, à sa deuxième extrémité, une ouverture numérique supérieure à 0,5.
Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique double gaine (8) présente un rapport entre le diamètre de la deuxième gaine (13) et le diamètre du coeur central monomode (11) inférieur à 10.
Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fibre optique double gaine (8) est dopée avec une ou plusieurs terres rares prises dans la liste suivante : Er, Yb, Nd, Tm, Ho, Pr, Sm, Bi, Cr, Ge .
Dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une deuxième fibre optique effilée (21) s'étendant suivant l'axe optique (2), la deuxième fibre optique effilée (21) comprenant une première extrémité (22) et une deuxième extrémité (23), la première extrémité (22) de la deuxième fibre optique effilée (21) étant accolée à la deuxième extrémité (10) de la fibre optique double gaine (8), la deuxième fibre optique effilée (8) comprenant :
i. un deuxième cœur central multimode (24), ii. une troisième gaine (25) microstructurée entourant le deuxième coeur central multimode (24), la troisième gaine (25) comprenant plusieurs lumières (26) équiréparties autour de l'axe optique (2), les lumières (26) formant une bague autour du deuxième cœur central multimode (24), chaque lumière (26) s' étendant de la première extrémité (22) de la deuxième fibre optique effilée (21) à la deuxième extrémité (10) de la deuxième fibre optique effilée (8),
les dimensions transversales de la deuxième fibre optique effilée étant croissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique depuis la première extrémité de la deuxième fibre optique effilée jusqu'à la deuxième extrémité de la deuxième fibre optique effilée,
le diamètre (D6) de la deuxième extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieur ou égal au diamètre (D2) de la première extrémité du cœur central multimode (5) ;
l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur central multimode (5) .
Dispositif optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance entre deux lumières adjacentes de la deuxième fibre optique effilée (8) diminue plus vite que les autres dimensions transversales de la deuxième fibre optique effilée.
Laser, caractérisé en ce qu' il comporte un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le laser comportant en outre des moyens d'injection d'une première onde pompe (15) dans la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) .
10. Laser selon la revendication précédente lorsqu'elle dépend de la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'injection d'une deuxième onde pompe (17) dans la deuxième extrémité (23) de la deuxième fibre optique effilée (21) . 1 1 . Laser selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la fibre optique double gaine (8) comprend en outre des réseaux des Bragg (27) inscrits dans le cœur central monomode (11) . 12. Laser selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce qu' il comprend en outre des moyens situés à l'extérieur de la fibre optique double gaine et permettant de former une cavité optique dans la fibre optique double gaine (8) .
13. Amplificateur optique comportant un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu' il comprend en outre des moyens d'injection d'une onde signal (16) dans la deuxième extrémité de la fibre optique double gaine (8) .
14. Utilisation d'une première fibre optique effilée (1) pour injecter une onde de pompe (15) dans une fibre optique double gaine (8) présentant une ouverture numérique supérieure à 0,3,
la première fibre optique effilée (1) comportant une première extrémité (3) et une deuxième extrémité (4), la première fibre optique effilée (1) s' étendant suivant un axe optique (2) longitudinal, la première fibre optique effilée (1) comprenant :
i. un coeur central multimode (5),
ii. une première gaine (6) microstructurée entourant le coeur central multimode (5) , la première gaine (6) comprenant plusieurs lumières (7) équiréparties autour de l'axe optique (2), les lumières (7) formant une bague autour du cœur central multimode (5) , chaque lumière (7) s' étendant de la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1), les dimensions transversales (Dl, D2, D3, D4, w) de la première fibre optique effilée (1) étant décroissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique (2) depuis la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) jusqu'à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1);
la fibre optique double gaine (8) comportant une première extrémité (9) et une deuxième extrémité (10), la fibre optique double gaine (8) s'étendant suivant l'axe optique (2), la première extrémité (9) de la fibre optique double gaine (8) étant accolée à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1), la fibre optique double gaine (8) comprenant :
iii. un coeur central monomode (11),
iv. un cœur périphérique multimode (12) entourant le coeur central monomode (11),
v. une deuxième gaine (13) microstructurée entourant le cœur périphérique multimode (12), le diamètre (D6) de la première extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieur ou égal au diamètre (D2) de la deuxième extrémité du cœur central multimode (5) ;
l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur central multimode (5) ,
caractérisé en ce que la distance (w) entre deux lumières (7) adjacentes de la première fibre optique effilée (1) diminue plus vite que les autres dimensions transversales
(Dl, D2) de la première fibre optique effilée (1) ..
15. Utilisation d'une première fibre optique effilée (1) pour permettre l'expansion d'un faisceau lumineux en sortie d'une fibre optique double gaine (8) sans endommager l'extrémité de la fibre optique double gaine (9, 10),
- la première fibre optique effilée (1) comportant une première extrémité (3) et une deuxième extrémité (4), la première fibre optique effilée (1) s' étendant suivant un axe optique (2) longitudinal, la première fibre optique effilée (1) comprenant :
vi . un coeur central multimode (5),
vii. une première gaine (6) microstructurée entourant le coeur central multimode (5) , la première gaine (6) comprenant plusieurs lumières (7) équiréparties autour de l'axe optique (2), les lumières (7) formant une bague autour du cœur central multimode (5) , chaque lumière (7) s' étendant de la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1),
les dimensions transversales de la fibre optique effilée (1) étant décroissantes lorsque l'on se déplace sur l'axe optique (2) depuis la première extrémité (3) de la première fibre optique effilée (1) jusqu'à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée (1);
la fibre optique double gaine (8) comportant une première extrémité (9) et une deuxième extrémité (10), la fibre optique double gaine (8) s'étendant suivant l'axe optique (2), la première extrémité (9) de la fibre optique double gaine étant accolée à la deuxième extrémité (4) de la première fibre optique effilée, la fibre optique double gaine (8) comprenant :
viii. un coeur central monomode (11),
ix. un cœur périphérique multimode (12) entourant le coeur central monomode (11), ,
x. une deuxième gaine (13) microstructurée entourant le cœur périphérique multimode (12), le diamètre (D6) de la première extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieur ou égal au diamètre (D2) de la deuxième extrémité du cœur central multimode (5) ;
l'ouverture numérique de la première extrémité du cœur périphérique multimode (12) étant supérieure ou égale à l'ouverture numérique de la deuxième extrémité du cœur central multimode (5) ,
caractérisé en ce que la distance (w) entre deux lumières (7) adjacentes de la première fibre optique effilée (1) diminue plus vite que les autres dimensions transversales (Dl, D2) de la première fibre optique effilée (1).
PCT/FR2010/052818 2009-12-21 2010-12-20 Dispositif optique comportant une fibre optique effilée et utilisation d'un tel dispositif pour l'injection d'une onde dans une fibre double gaine et pour l'expansion d'une onde en sortie d'une fibre WO2011083246A1 (fr)

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