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Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

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Paris, 27 Octobre 2004. JNOG 2004. C ONCEPTION ET FABRICATION D ’ UNE NOUVELLE FIBRE A CRISTAL PHOTONIQUE COMPENSATRICE DE DISPERSION. Frédéric Gérôme , J-L. Auguste, J-M. Blondy, P. Roy Institut de Recherche en Communications Optiques et Microondes, UMR CNRS n°6615,

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Presentation Transcript
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Paris, 27 Octobre 2004

JNOG 2004

CONCEPTIONETFABRICATIOND’UNE

NOUVELLEFIBREACRISTAL

PHOTONIQUECOMPENSATRICE

DEDISPERSION

Frédéric Gérôme, J-L. Auguste, J-M. Blondy, P. Roy

Institut de Recherche en Communications Optiques et Microondes, UMR CNRS n°6615,

Université de Limoges,123, avenue A. Thomas, 87060 Limoges – France

Equipe Optique Guidée et Intégrée - F.Gérôme - Paris le 27 Octobre 2004

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Solution

retenue

Introduction

Fibre de ligne avec Dch>0

[Dch=16ps/(nm.km) à1550nm]

Fibre compensatriceavecDch<<0

Lfibre ligne

Lfibre compensatrice

Longueur à limiter

“MODULE COMPENSATEUR DE DISPERSION DANS LA BANDE C BASE SUR UNEFIBRE A DEUX COEURS CONCENTRIQUES”,

F. Gérôme, J.L. Auguste, S. Février, J. Maury, J.M. Blondy, L. Gasca, L. Provost,JNOG2004.

  • fibre à 2cc fabriquée par le process MCVD
  • rapport de longueur limité à  = 20

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Potentialité de la technologie air-silice

Fibre à 2cc MCVD

Nouvelle fibre microstructurée

Structure à 2cc

 forte Dch<0

Conserver 1 structure à 2cc

 forte Dch<0

les 2 cœurs dopés au Ge

 n max de 40.10-3

silice pure + différents trous d’air

 n  400.10-3 (fct de d/)

Dch limitées

   20

Dch plus fortes

  > 20 ?

Élimination du process MCVD

Process MCVD

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Trous d’air

Pure silice

n(r)

rayon

7 à 8 couronnes de trous  bon compromis entre

confinement du champ et fabrication

« Guidage par réflexion total interne »

« Fibre à 2cc microstructurée »

Transposition

Profil d’Indice de Réfraction

 Dch  -1800 ps/(nm.km) at 1558 nm1

n1

n2

Coeurs dopés Germanium gaines internes et externescomposées par silice pure

n(r)

n3

n1

n2

n3

n3

Radius

1 Auguste & Al.

«Conception, realization and characterization

of a very high negative chromatic dispersion fiber»

Invited Paper, Optical Fiber Technology 

« Fibre à 2cc MCVD »

Structure à 2cc non dopée : process MCVD totalement éliminé

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Étude modale par la méthode des éléments finis

n  70.10-3

(max 40.10-3 en MCVD)

Équivalence profil

fibre à saut d’indice

2r1 = 21.6 µm

Évolution des indices effectifs

« Méthode des éléments finis »

Exemple de structure retenue :

pitch = 2.3 µm

d = 1.4 µm

 = 0.51 µm

Anneau = 3ème couronne

Accord de phase

0

guide central monomode

Aeff = 9.5 µm2à 1550nm

Comportement modale identique aux fibres classiques MCVD

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Détermination de la Dch

Injection sélective

dans le coeur central

 le guide central est monomode avant 0

 pour <0, Dch est dû uniquement au Supermode 1

Dch du

Supermode 1

30 nm

Dch = -1250 ps/(nm.km) à 1550 nm

(moyennage tous les 2nm)

Cette nouvelle fibre présente une forte valeur négative de Dch

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« La Dch est plus <0 décalée vers les basses longueurs d’onde et la FWHM plus étroite »

quand le  diminue

quand le d augmente

(50nm pour 20%)

(200nm pour 40%)

Le pitch controle+ significativement la valeur de Dch & d la FWHM

Dépendance de la Dch avec  et d

Variation du pitch

Variation de d

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pente de - 0.26 ps/(nm2.km)

sur 35 nm

WDM

Important décalage vers les longueurs d’onde

basses quand  diminue (500nm pour 25%)

Dch devient plus <0 quand le nombre de

couronne augmente mais sans modifier la 0

  • compensation monocanal

ou

  • compensation WDM

Simple avec la

position de l’anneau

En adaptant les paramètres

géométriques : d,  and 

ou

Dépendance de la Dch avec et couronnes

Variation de 

Position du coeur annulaire

Modification en accord avec les tolérances de fabrication

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Optimisation du profil pour le WDM

Très fortes Dch quand d/ → 1

Zone quasi linéaire sur 35nm quand anneau  2nde couronne

3 tailles

différentes

de trous

zoom

Pente = -8.8ps/(nm2.km)

Dch = -2300ps/(nm.km)

Rapport 150 avec

=0.1ps/(nm.km)

 Rapporttrous = 7.5  RapportMCVD

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Fabrication test
  • Première étape : capillaires

Fabrication des capillaires à l’unité pour controler les caractéristiques

Gros trous d’air 144, petits trous d’air 24, coeur central 1

avec le même dext pour obtenir le même pitch

Préforme avec

7 couronnes

  • Etapes suivantes :

étirage

manchonnage+étirage

D = 25 mm

D = 1.9 mm

D = 35 µm

« Premièrefibre cristal photonique à 2 coeurs concentriques »

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Premières caractérisations
  • Mise en évidence du guidage :

Injection SMF dans les deux coeurs

Minimum de puissance

dû aux petits trous

Cœur central

Cœur annulaire

  • Guide central asymptotiquement monomode à 1550nm :

Mode LP01

Caméra CDD

+

Injection SMF centrée

Coupe

transverse

ONexp=0.587 correspond à 36° (ONthé=0.56 )  n=125.10-3 (avec d/=0.75)

  • Observation du couplage sur un tronçon différent :

Énergie uniquement dans

le cœur central à 1300 nm

Énergie dans les deux

coeurs à 1550 nm

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Conclusion

E-mail : [email protected]

Conception d’une nouvelle fibre à trous fortement dispersive

 Elimination complète du process MCVD

Etude théorique du comportement modal avec M.E.F

 Comportement similaireà la fibre à 2cc MCVD

Obtention de très fortes valeurs de Dch (application monocanal)

 Dchmin autour de -11000 ps/(nm.km) très sélective

Optimisation des paramètres géométriques pour le WDM

n plus fort  Dchmin=-2300ps/(nm.km) en bande C

 Rapport de longueur de 150 amélioration de 7.5 /fibre MCVD

(20) avec dispersion résiduelle de 0.1ps/(nm.km)

Fabrication de fibres test totalement conçues au laboratoire

Vérification du guidage des deux guides

 Vérification du caractère monomode du guide central

si injection centrée

Vérification du couplage entre les deux guides

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