1) Amplificateurs optiques
a) Fibres légèrement multimodes : multiplexage modal
Au fil des années, les systèmes de transmission par fibres optiques ont dû être adaptés à l’accroissement permanent du débit de données. Pour ce faire, l’information transportée par la lumière a été successivement répartie dans le temps, dans l’espace des fréquences et aussi l’espace des phases de la porteuse. Aujourd’hui, une nouvelle dimension peut être exploitée grâce à l’utilisation de fibres légèrement multimodes dans lesquelles les données sont aussi distribuées sur les différents modes transverses du guide. Une ré-amplification périodique et égalisée de tous les modes guidés étant nécessaire pour une transmission à longue distance, de nouveaux amplificateurs optiques permettant de gérer simultanément plusieurs modes transverses ont été modélisés et développés par notre équipe. Ce travail est développé en partenariat avec Alcatel-Lucent et Prysmian dans le cadre du projet ANR STRADE. Sur la base d’un code développé dans l’équipe, deux générations de fibres dopées erbium ont été modélisées et réalisées :
- une fibre MCVD destinée à l’amplification égalisée des modes LP11a, LP11b, LP21a et LP21b, grâce à une répartition en anneau du dopant actif [1]. Le test de cette fibre en régime d’amplification a démontré son très bon niveau de performance (différence de gain entre les modes inférieure à 0.5 dB).
- une fibre à cœur micro-structuré, destinée à l’amplification de 6 modes (LP01, LP11a, LP11b, LP21a, LP21b et LP02). L’originalité repose ici sur une « pixellisation » de la répartition du dopant qui permet de mieux contrôler le gain des différents groupes de modes et facilite la réalisation de profils proches de ceux prédits théoriquement en minimisant l’impact de la diffusion des ions Er3+.
Profil d’indice et répartition de dopants mesurés dans une préforme MCVD destinée à l’amplification égalisée de 4 modes spatiaux.
Image MEB et analyse des électrons rétro-diffusés (BSE) d’une fibre air/silice à cœur micro-structuré destinée à l’amplification égalisée de 6 modes spatiaux.
Réalisation de la fibre air/silice à cœur micro-structuré destinée à l’amplification égalisée de 6 modes spatiaux.
b) Amplificateurs optiques résistants aux radiations
Fabriquer les amplificateurs optiques et les lasers à fibre d’une manière souple et rentable tout en contrôlant le niveau de performance devient un vrai élément différenciateur de technologie. Dans ce but, notre équipe étudie l’apport de la nanostructuration de la matrice vitreuse aux performances des fibres optiques dopées par des ions de terres rares [2]. Cet apport est spécifiquement étudié dans le cas des amplificateurs à fibres dopées erbium ou erbium/ytterbium. Les composants sont caractérisés en termes de propriétés d’amplification (gain linéique, largeur du gain) et de fiabilité, après test de leur résistance aux rayonnements ionisants (UV et irradiation gamma). Les champs d’applications visés sont les amplificateurs de forte puissance, les amplificateurs compacts et les amplificateurs résistants aux radiations. Cette étude est menée dans le cadre du projet ANR NANOFIBER (Programme : Matériaux et Procédés pour des Produits Performants) en partenariat avec Prysmian, leader de l’industrie de fabrication de fibres optiques, et quatre partenaires académiques (IES - Université Montellier 2, IRAMIS/LSI - Palaiseau et ICMMO - Orsay).