Composants optiques à fibres multiples : applications à la sommation opto-microonde et aux fibres microstructurées mono et multicoeurs

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

microondes, antennes (électronique), fibres optiques, optoélectronique, traitement du signal

Mots-clés

Traitement du signal - Optoélectronique - Microondes - Thèses et écrits académiques,

Fibres optiques - Thèses et écrits académiques,

Fibres optiques - Microstructure (physique) - Thèses et écrits académiques,

Métaux, Travail des - étirage (travail des métaux) - Thèses et écrits académiques

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit ont pour but de concevoir, réaliser et caractériser la fonction de sommation de signaux hyperfréquences par voie optique. Cette opération constitue un élément clé des futures antennes réseaux optoélectroniques et du traitement du signal opto-hyperfréquence. Le principe généralement admis pour réaliser la sommation optique repose sur la séparation spatiale des différents signaux sur la photodiode. Cette contrainte permet de supprimer les bruits d'homo/hétérodynage néfastes à l'addition correcte des signaux microondes. Cependant, nous montrons numériquement et expérimentalement que ce principe n'est pas fondé. La solution proposée ici consiste à encapsuler des fibres optiques classiques dans un tube de silice et à amincir l'ensemble jusqu'aux dimensions souhaitées. Un sommateur à 14 voies est ainsi fabriqué. Aucune fluctuation de la puissance hyperfréquence sommée n'est observée même si les signaux se superposent totalement sur la photodiode. Le principe de base erroné mentionné ci-dessus nous a engagés en début de thèse dans une mauvaise direction. Nous cherchions des solutions pour la fonction sommation où le couplage des signaux serait minimal. Dans ce but, les fibres optiques microstructurées air/silice multicoeurs semblaient être une solution performante car elles offraient de fortes densités de guides non couplés. La compréhension des différentes théories régissant le couplage inter-coeurs était donc nécessaire et a fait l'objet d'une étude approfondie. L'application de la théorie des modes couplés au cas particulier des fibres optiques microstructurées nous a amenés au développement d'une nouvelle méthode de calcul des coefficients de couplage entre coeurs, qui trouve son utilité dans de nombreuses applications. Une loi mathématique décrivant l'évolution du couplage en fonction de la distance inter-coeurs a aussi vu le jour. En combinant les connaissances acquises sur les fibres microstructurées et le banc de fusion-étirage développé pour les sommateurs, nous avons réalisé l'interfaçage entre une fibre standard et une fibre microstructurée ainsi qu'entre plusieurs fibres standard et une fibre microstructurée multicoeurs. La technique pourra à terme permettre d'insérer les fibres microstructurées mono ou multicoeurs dans les réseaux de télécommunication et utiliser avantageusement leurs propriétés intéressantes. Les pertes du composant hybride doivent pour cela être améliorées.