Contrôle de la dispersion chromatique dans les fibres optiques à cristaux photoniques à profil d'indice non standard

2.1 Définition

La fibre à cristal photonique à double coeur concentrique, présente un coeur central très étroit, fortement dopé au Germanium de façon à créer une forte dissymétrie avec un coeur annulaire plus large mais moins dopé. Le profil d'indice de réfraction composé par les deux coeurs concentriques supporte deux supermodes. Ces supermodes sont caractérisés par une forte redistribution spatiale de leurs champs modaux lorsque la longueur d'onde varie. Elles autorisent un comportement monomode très large bande, et présentent une biréfringence singulière, et permettent de limiter les effets non linéaire.

ces fibres peuvent jouer un rôle important dans le contrôle de la dispersion
chromatique Dchrom

2.2 Présentation de la fibre étudiée

Cette fibre est constituée d'un arrangement particulier de différents trous d'air périodique avec une configuration à deux dimensions appelée «configuration à cristal photonique triangulaire ». Permettant d'obtenir une structure à deux coeurs concentriques équivalent à la configuration énoncée dans la Figure 23 :

Coeur annulaire En silice composé de petits trou d'air

Coeur central En silice

Figure 23 : Section transverse de la fibre La fibre à cristal photonique à double coeur concentrique

Cette fibre a un coeur central de rayon r1 = 1.6 um , constitué d'un barreau de silice pure entouré de trous d'air de diamètre d = 1.4 um et d'espacement Ä= 2.3 um. La quatrième couronne de trous est remplacée par des trous d'air de faibles diamètres ( d = 0.51 um) pour créer un coeur externe et pour obtenir une forte dissymétrie avec le coeur central. Ainsi, deux irrégularités dans le PIR sont générées. Les zones de guidage apparaîtront donc dans les régions où les défauts sont localisés et seront considérés comme deux guides.

2.3 Méthode de contrôle de la dispersion chromatique dans la FDCC

Les travaux de simulations effectuées par F.Gérôme [3-3], avec la méthode des éléments finis (FEM), montrent que la courbe de variation de l'indice effectif en fonction de la longueur d'onde possède un point d'inflexion à la longueur d'onde d'accord de phase qui est fixée par les paramètres optogéométriques. Ainsi, cette fibre peut présenter une très forte valeur négative de dispersion chromatique égale à - 2200 ps/( nm.km) à 1550 nm (voir Figure 24).

Figure 24 : variation de la dispersion _Dch en fonction du nombre de couronnes entre les deux coeurs.

Cette figure, montre que la valeur de la _Dch devient plus négative lorsque le nombre de couronnes de trous entre le coeur central et le coeur annulaire augmente mais sans changer la longueur d'onde d'accord de phase (1550 nm dans notre exemple) : Dch de - 2200 ps/( nm.km) pour une configuration avec trois couronnes de trous, -1300 ps/( nm.km) avec deux couronnes et seulement - 70 ps/( nm.km) avec une seule couronne. L'ajout d'une quatrième couronne de trous d'air n'induit qu'une faible modification de la Dch, c'est pourquoi il est utile de se limiter à trois couronnes car cette configuration représente un bon compromis entre les performances attendues et la difficulté d'assemblage

Ensuite F. Gérôme [3-3], a évalué l'influence des paramètres géométriques sur l'évolution de la dispersion. La figure 25 (montre l'influence du diamètre des trous d'air (d) sur la dispersion chromatique.

Figure 25 ; Evolution de la dispersion chromatique en fonction du diamètre des trous.

On remarque que, lorsque le diamètre d augmente, la valeur minimale de _Dch se trouve décalée vers les longueurs d'onde basses, et elle devient plus négative (jusqu'a- 10000 ps/( nm.km)) et la largeur à mi-hauteur est plus étroite.

La figure 26 représente Influence de l'espacement entre les trous sur l'évolution de la dispersion chromatique

Figure 26 : Influence de l'espacement entre les trous sur l'évolution de la dispersion chromatique.

Sur cette figure, et contrairement à la figure précédente, on observe que lorsque l'espacement entre les trous diminue, la dispersion chromatique diminue aussi, et devient plus négative.

Ces résultats sont les conséquences directes de la modification des paramètres

d et Ä qui entraînent une réduction fictive de la taille du coeur central. Le même résultat est obtenu quand le diamètre des tous du coeur annulaire ( ? ), diminue.

En conséquence, cette méthode simple de contrôle permet d'adapter les courbes de _Dch suivant les applications visées : la compensation pour le multiplexage en longueur d'onde (WDM) avec une fibre n'ayant qu'une couronne de trous entre les

deux coeurs permettant d'obtenir une pente décroissante quasi linéaire sur toute une bande de longueurs d'onde ou la compensation unique d'une longueur d'onde avec la présence de deux ou trois couronnes donnant une valeur très négative.

3. CONTROLE DE LA DISPERSION CHROMATIQUE DANS UNE FIBRE A RESEAUX DE BRAGG