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RÉSUMÉ
Les amplificateurs paramétriques à fibres optiques sont basés sur le processus de mélange à quatre ondes accordées en phase. Ces amplificateurs optiques se différencient des amplificateurs optiques fibré. Ils possèdent des propriétés intrinsèques spécifiques, notamment une grande largeur spectrale de gain, une accordabilité en longueur d'onde, des propriétés de conversion de fréquence et un temps de réponse quasiment instantané. Une utilisation envisagée est l'amplification ou le traitement tout optique de l'information dans le cadre des télécommunications optiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Arnaud MUSSOT : Maître de conférences - Université Lille 1, laboratoire PhLAM
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Alexandre KUDLINSKI : Maître de conférences - Université Lille 1, laboratoire PhLAM
INTRODUCTION
Les amplificateurs paramétriques à fibres optiques sont basés sur le processus de mélange à quatre ondes accordées en phase. Cette famille d'amplificateurs optiques se différencie par nature des amplificateurs optiques fibrés, basés sur l'effet Raman ou sur l'émission stimulée, et possède donc des propriétés intrinsèques spécifiques. Les plus remarquables concernent leur grande largeur spectrale de gain, leur accordabilité en longueur d'onde, leur propriété de conversion de fréquence et leur temps de réponse quasiment instantané qui en font des candidats intéressants pour l'amplification ou le traitement tout optique de l'information dans le cadre des télécommunications optiques.
Fiber optical parametric amplifiers rely on the phase-matched four wave mixing process. This class of optical amplifier differs by nature from other fiber-based optical amplifiers such as Raman or erbium-doped ones. As a consequence, their intrinsic properties such as wide spectral gain band, wavelength tunability and quasi-instantaneous time response make them very attractive for telecommunication applications or all-optical processing.
Mélange à quatre ondes, amplification paramétrique, conversion de fréquence, instabilité de modulation, effet Kerr optique
Four wave mixing, parametric amplification, frequency conversion, modulation instability, optical Kerr effect
Domaine : Optique
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées :
Domaines d'application : Télécommunications optiques, traitement tout optique de l'information
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence : Institut Femto-ST (Duffieux), université de Lille (Phlam), université de Bourgogne (ICB)
Industriels :
Autres acteurs dans le monde : université de Chalmers (Suède), université de Swansea (Pays de Galles), université de Californie (San Diego, US), Cornell University (US), Honk-Kong University (Hong Kong)
Contact : [email protected] et [email protected]
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3. Mise en œuvre expérimentale
3.1 Schéma expérimental typique
Le schéma expérimental typique d'un amplificateur paramétrique à fibre optique est représenté sur la figure 5.
L'évolution du spectre est illustrée de façon schématique sous le schéma de montage. Une diode laser monomode longitudinalement est modulée en phase pour réduire sa cohérence (son spectre est élargi) afin de réduire sa sensibilité à la diffusion Brillouin stimulée. Elle est ensuite amplifiée à l'aide d'un amplificateur à fibre dopée erbium (EDFA : Erbium Doped Fiber Amplifier) pour atteindre des puissances typiques de l'ordre du watt. Un filtre est utilisé pour supprimer le maximum de bruit d'émission spontanée afin de maximiser la qualité d'amplification. Cette pompe puissante, modulée en phase et avec un bon rapport signal sur bruit est ensuite combinée avec le signal à amplifier à l'aide d'un coupleur avant d'être injectée dans la fibre dans laquelle se déroule le processus d'amplification. À la sortie, le signal est amplifié, une onde complémentaire générée ainsi que deux lobes de bruit de part et d'autre de la pompe. Ils correspondent à l'amplification des fluctuations quantiques du vide (au mieux) ou du bruit du laser de pompe (au pire). On parle de « fluorescence paramétrique » et on peut faire une analogie avec l'émission spontanée amplifiée qu'on retrouve dans les amplificateurs à fibre dopée erbium . On s'assure que les polarisations du signal et de la pompe sont parallèles à l'aide de contrôleurs de polarisation (CP1 et 2). Notons qu'il est possible de s'en affranchir en utilisant un montage à maintien de polarisation jusqu'au coupleur (inclus), un contrôleur de polarisation pouvant être inséré entre ce coupleur et la fibre pour s'aligner sur l'un des axes de polarisation de la fibre dans le cas où la biréfringence de la fibre n'est pas négligeable ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DESURVIRE (E.), BAYART (D.), DESTHIEUX (B.), BIGO (S.) - Erbium-doped fiber amplifiers, Device and system developments. - Wiley-Interscience (2002).
-
(2) - FRANKEN (P.A.), HILL (A.E.), PETERS (C.W.), WEINREICH (G.) - Generation of optical harmonics. - Phys. Rev. Lett., vol. 7, no 4, p. 118-119 (1961).
-
(3) - STOLEN (R.) - Phase-matched-stimulated four-photon mixing in silica-fiber waveguides. - IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 11, no 3, p. 100-103 (1975).
-
(4) - MARHIC (M.E.), KAGI (N.), CHIANG (T.-K.), KAZOVSKY (L.G.) - Broadband fiber optical parametric amplifiers. - Optics Letters, vol. 21, no 8, p. 573 (1996).
-
(5) - MARHIC (M.E.) - Fiber optical parametric amplifiers, Oscillators and related devices. - 1er éd. Cambridge University Press (2007).
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(6) - RADIC (S.) - Parametric signal...
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