Propagation et caractérisation des fibres optiques

Abstract

Ce travail met en œuvre des méthodes de calculs et de mesures permettant de déterminer les caractéristiques géométriques et celles de transmission des fibres optiques, indispensables dans la conception, l’analyse et l’optimisation de la performance des systèmes de communications utilisant les fibres optiques. De plus, ce travail présente un nouveau type de fibre optique appelé « fibre spun », et les méthodes de mesure utilisées pour leurs caractérisation, ces fibres qui permettent la réduction de la dispersion des modes de polarisation PMD, un des sujets préoccupant, ces dernières années, les chercheurs et les fabricants des fibres optiques destinées pour les transmissions à grande distance. Le travail que nous présentons est constitué de six chapitres. Dans le premier chapitre, nous étudions la propagation dans les fibres optiques en utilisant l’analyse modale, et nous présentons les résultats de simulation issus de cette étude. Dans le deuxième chapitre, l’étude du mode fondamental propagé dans la fibre optique monomode est effectuée avec l’approximation gaussienne, où nous présentons les méthodes de calculs et de mesures de sa caractéristique géométrique appelée MFD (diamètre du mode fondamental). La mesure de cette caractéristique sera nécessaire lors de l’étalonnage permettant d’obtenir le profil d’indice de réfraction (RIP). Dans le troisième chapitre, nous introduisons les aspects fondamentaux des deux effets dispersifs, qui sont la dispersion chromatique et la dispersion modale de la polarisation, leur influence sur le signal lumineux propagé dans la fibre optique, et les méthodes de calculs choisies afin de simuler leurs effets sur le signal propagé. Au quatrième chapitre, nous effectuons les mesures des caractéristiques géométriques comme le profil d'indice de réfraction (RIP) et le diamètre du champ du mode (MFD) à partir desquelles d'autres paramètres sont déterminées comme la dispersion chromatique. Le cinquième chapitre est consacré à la mesure des deux types de dispersion qui sont la dispersion chromatique et la dispersion des modes de polarisation. Ce chapitre nous permet de comparer les résultats de mesure de la dispersion chromatique avec ceux calculés à partir du RIP mesuré. Il permet aussi de comparer les résultats de mesure de la PMD avec ceux issus de la modélisation effectuée dans le troisième chapitre. Au sixième chapitre, nous commençons à donner les solutions permettant d’annuler ou de compenser la dispersion chromatique dans les liaisons à fibre optique, ensuite nous présentons la solution proposée pour réduire la PMD dans ces liaisons en leurs insérant des fibres de nouvelles génération, appelées spun, et présentant de faible PMD. Une partie importante de ce chapitre est consacrée à l’introduction de ce nouveau type de fibre, à étudier la réduction de leur PMD en fonction de plusieurs paramètres et finalement, aux méthodes de mesures de réflectométrie de haute résolution utilisées pour leurs investigation. La conclusion souligne tous les résultats importants issus des mesures effectuées servant à la caractérisation et au développement des liaisons à fibres optiques.