Principe général de réalisation des filtres optiques

Etude des filtres de Šolc et Lyot accordables en longueurs d’onde

Principe général de réalisation des filtres optiques

Parmi tous les filtres microondes réalisés par voie optique, nous distinguons les filtres réalisés en optique cohérente et ceux en optique incohérente. Dans les filtres fonctionnant en optique cohérente, la phase de la porteuse optique est utilisée. Des réponses impulsionnelles contenant des échantillons de poids négatifs peuvent alors être réalisées et offrent alors une large gamme de gabarit de filtres synthétisables .Cependant la phase de l’onde optique doit être contrôlée avec beaucoup de précision. Elle est de plus soumise aux perturbations extérieures (variation de la température, de la pression) et rend alors la structure instable optiquement. Dans ce contexte, peu de filtres microondes sont aujourd’hui synthétisés par cette méthode. La deuxième catégorie concerne les filtres fonctionnant en régime optique incohérent et ne requiert pas le contrôle de la phase de l’onde optique. La mise en œuvre du filtre microonde est alors largement facilitée et cette structure est optiquement stable. De par la très grande variété des différents filtres synthétisés et afin de simplifier l’exposé, notre choix s’est concentré sur les filtres issus d’un fonctionnement en régime incohérent.

Filtres diélectriques :

Les filtres multi couches diélectriques étaient les premiers types de filtres qui ont été largement déployés dans les systèmes de transmission multiplexés en longueurs d’onde dès le début des années 1990. Ces filtres diélectriques ont été utilisés au début dans des systèmes MDL (Multiplexage de Division en Longueur d’onde) à 200 GHz (1.6 nm), ils ont été améliorés après pour fonctionner sur un espacement fréquentiel de 100 GHz. Ces filtres multi couches se retrouvaient dans beaucoup d’applications comme les filtres à aplanissement de gain pour les amplificateurs à fibres dopées Erbium, les filtres de division de bande, et plus récemment pour l’implémentation des modules à faibles coûts de filtres avec gros espacements en longueurs d’onde utilisés généralement dans les réseaux locaux. Les filtres multi couches diélectriques sont largement utilisés dans les réseaux optiques grâce à leurs bonnes rentabilités et leurs stabilités à long terme. Ces filtres sont conçus pour avoir une excellente stabilité en longueurs d’onde, une caractéristique qui les rend des candidats idéals pour des composants passifs. Alors, ce type de filtres est parfois utilisé pour une stabilisation en longueurs d’onde dans des composants actifs.

Quelques exemples d’application des filtres interférentiels

Le filtre interférentiel intégré basé sur la mise en cascade de deux interféromètres de FabryPérot, à notre connaissance, n’ai jamais été expérimenté. Cependant des études théoriques, et celles effectuées sur des composants massifs, ont montré son intérêt. La configuration étudiée était celle de la figure (I.6) et ses performances théoriques sont résumées dans le tableau de la Fig. (I.7). La difficulté d’utilisation est liée à la loi d’accord complexe qui régit la sélection des canaux, nécessitant l’usage d’un synthétiseur numérique de tension. Celui-ci limite aussi fortement la vitesse de commutation. Nous remarquerons la faible robustesse, liée au principe de filtrage résonnant. Ainsi les effets d’une variation d’indice dans le milieu (d’origine thermique, via l’effet thermo-optique, par exemple), seront littéralement amplifiés par les multiples allers-retours de la lumière dans la cavité-guide d’onde. Parallèlement, les contraintes de fabrication risquent de devenir très sévères.

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Table des matières

Liste des figures
Liste des Tableaux
Introduction Générale
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Chapitre I : Présentation des différents filtres optiques et leurs applications
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I.1. Introduction
I.2. Principe général de réalisation des filtres optiques
I.3. Caractéristiques des filtres optiques
I.4. les différents filtres optiques
I.4.1.Filtres diélectriques
I.4.1.1.Introduction
I.4.1.2.Théorie des filtres interférentiels
I.4.1.2.1.Introduction
I.4.1.2.2.Filtres multi couches Anti Réflexion (AR)
I.4.1.2.3.Filtres multi couches avec Haute Réflexion (HR)
I.4.1.2.4.Filtre passe bande
I.4.1.3.Coupleurs à trois ports basés sur des lentilles
I.4.1.4.Composants en zigzag
I.4.1.5.Quelques exemples d’application des filtres interférentiels I.4.2.Filtres optiques accordables
I.4.2.1.Introduction
I.4.2.2.Coupleurs directionnels 2×2 accordables
I.4.2.3.Filtres multi réseaux accordables
I.4.3.Filtres microondes à cavité optique
I.4.4.Filtre acousto-optique accordable
I.5.Conclusion
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Chapitre II : L’effet électro-optique dans les matériaux anisotropes
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II.1 Introduction
II.2. Matériaux anisotropes
II.2.1 Définition d’un milieu non linéaire et anisotrope
II.3. Permittivité diélectrique
II.4.Imperméabilité diélectrique
II.5.Ellipsoïde des indices
II.6.L’effet électro-optique
II.6.1. Description générale de l’effet électro-optique
II.6.2. Tenseurs électro-optiques
II.6.3. Représentation matricielle des tenseurs
II.6.3.1 Symétries thermodynamiques
II.7.L’effet Pockels
II.7.1.Exemple de l’effet pokels
II.7.1.1.les cristaux de KDP
II.7.1.1.1.Généralisé
II.7.1.1.2.Coefficients électro-optiques
II.7.1.1.3.Effet électro-optique longitudinale
II.7.1.1.4.Effet électro-optique transversal
II.8. Conclusion
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Chapitre III : Etude des filtres de Šolc et Lyot accordables en longueurs d’onde
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III.1.Introduction
III.2.Procédure de conception
III.3.Généralité sur le filtre de Šolc et le filtre de Lyot
III.4.Le rôle du filtre du Šolc et Lyot
III.5.Simulation du filtre de Šolc accordable
III.5.1.Calcul de la matrice globale en utilisant le concept de Jones
III.5.2.L’accrodabilité
III.5.2.1.Comparaison entre le filtre de Šolc non accordable et accordable
III.5.3.Représentation de chaque canal de l’indice extraordinaire (Nz) en fonction du champ électrique (Ez)
III.6.Simulation du filtre de Lyot accordable
III.6.1.Calcule de la matrice globale en utilisant le concept de Jones
III.6.2.L’accordabilité
III.6.2.1.Comparaison entre le filtre de Lyot non accordable et accordable
III.6.3.Représentation de l’indice extraordinaire (Nz) en fonction Du champ électrique(Ez)
III.6.4. Comparaison entre le filtre de Šolc et le filtre de Lyot
III.7 Conclusion
Référence Bibliographie