Etude et caractérisation d'une fibre optique amplificatrice et compensatrice de dispersion chromatique

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

fibres optiques, terres rares, communications optiques, dispersion chromatique, amplificateurs optiques

Mots-clés

Amplificateurs optiques - Thèses et écrits académiques,

Fibres optiques - Thèses et écrits académiques

Les télécommunications optiques longues distances ont connu un rapide essor grâce à l'introduction des amplificateurs optiques à fibres dopées à l'erbium à la longueur d'onde de 1,55 µm, qui ont supprimé les transformations électriques-optiques nécessaires lors de la régénération du signal. La plupart des lignes installées étant constituées de fibres optimisées à 1,31 µm, l'augmentation des débits nécessite alors de compenser la dispersion chromatique positive (environ 17 ps/(nm.km) ) accumulée le long du réseau. Depuis quelques années, pour assurer des débits de communications de plus en plus importants (Internet, vidéo), les transmissions optiques utilisent entre autres le multiplexage en longueur d'onde (WDM) qui impose de nouvelles contraintes en raison de la proximité des canaux. Le positionnement des deux modules amplificateur et compensateur de dispersion dans la ligne influe fortement sur les performances des liaisons optiques. C'est pourquoi un module capable de réaliser simultanément ces deux fonctions présente un grand intérêt. La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude théorique de la dispersion chromatique et de l'amplification optique. Parmi les solutions possibles, une fibre à deux cœurs concentriques dopée à l'erbium semble être une structure capable de relever le défi. La deuxième partie détaille les logiciels de calcul créés pour déterminer les paramètres optogéométriques de cette fibre. Le premier utilise la méthode des matrices pour déterminer les modes guidés, la variation de leur indice effectif et la dispersion chromatique résultante. La forme du champ est ensuite introduite dans un deuxième programme permettant de déterminer la courbe de gain de l'amplificateur obtenu. Les premières simulations valident le profil d'indice retenu et présentent aussi des potentialités offertes par la structure pour obtenir des amplificateurs optiques à gain plat. Enfin la troisième partie expose la fabrication et la caractérisation de la fibre réalisée à partir des simulations. La nature particulière de la fibre double cœur dopée erbium a conduit à imaginer des bancs de mesures originaux notamment pour la mesure de la dispersion chromatique. Un gain de 30 dB dans la bande C a été atteint en même temps qu'une dispersion de - 500 ps/(nm.km).