RESEAU DE BRAGG ET APPLICATIONS DANS LES FIBRES OPTIQUES

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Chemical Vapour Deposition (CVD)

La méthode du dépôt chimique en phase vapeur ou Chemical Vapour Déposition, permet d’obtenir des verres d’une grande pureté. La réaction consiste à transformer les chlorures tels que SiCl4, GeCl4, POCl3 ou encore BCl3, pour obtenir des oxydes : SiO2, GeO2, P2O5 et B2O3. La silice SiO2 est la base de la préforme, les autres oxydes sont utilisés pour faire varier l’indice de la silice.
II-1-2 Modified Chemical Vapour Deposition (MCVD).
La méthode Modified Chemical Vapour Deposition MCVDpermet de déposer dans un tube de silice en rotation des couches de verre en silice dopée. Des vapeurs de chlorures et d’oxygène circulent dans ce tube, pendant qu’un chalumeau extérieur chauffe le tube, et des poussières d’oxydes se déposent ainsi sur la partie froide du tube. Ces poussières sont transformées en une couche de silice vitreuse, l’épaisseur de la couche de silice peut ainsi être contrôlée et de même son indice de réfraction paresl concentrations des gaz envoyés dans le tube. Après qu’on ait obtenu la préforme, il faut ’étirerl pour avoir une fibre : C’est le fibrage.

Les différents types des fibres optiques

On distingue 3 catégories de fibre optique selon les modes de propagation [5].

Fibre multimode à saut d’indice

Le cœur et la gaine présentent des indices de réfraction différents et constants. Le passage d’un milieu vers l’autre est caractérisé par un saut d’indice (figure 7 a). Le faisceau lumineux injecté à l’entrée de la fibre va atteindre la sortie en empruntant des chemins optiques différent (figure 7 b) ce qui se traduit par des temps de propagation différents et donc un étalement du signal transmis (figure 8). Ce phénomène est appelédispersion modale [2]. En moyenne, le diamètre du cœur est de 50-200 µm et celui de la g aine est de 125 – 400 µm.

La dispersion de polarisation de vitesse de groupe

La vitesse de groupe vG est une fonction de l’état de polarisation. En d’autres termes, l’élargissement de l’impulsion est dû à une différence de vitesse de 2 modes d’une fibre optique présentant une biréfringence.
Dans une fibre monomode idéale, le mode LP est composé de deux modes dégénérés se propageant à des vitesses identiques et caractérisés par deux directions de polarisation perpendiculaires:LP01X et LP01Y. Lorsque la fibre présente une biréfringence, on bserveo une levée de dégénérescence des constantes de propagationx ≠y (on suppose ici une biréfringence linéaire d’axe propre Ox et Oy).Les 2 modes se propagent alors à des vitesses de groupe différentes ce qui entraîne l’élargissement de l’impulsion.
On introduit alors le paramètre de dispersion de polarisation DP caractéristique de la fibre qui s’exprime en ps/km: DP L nGX nGY c (éq I-29).
La solution la plus simple mais insuffisante pour éliminer cette dispersion serait d’améliorer la fabrication des fibres de façon à les rendre les moins biréfringentes possibles.
Seule, une biréfringence résiduelle due à des défauts aléatoires de fabrication et à des contraintes environnementales s’exerce de façon aléatoire sur la fibre optique.

La dispersion chromatique

La vitesse de groupe vG est une fonction de la longueur d’onde.
La dispersion chromatique constitue le caractère essentiel de l’étalement du signal lié à sa largeur spectrale. Cette dispersion est le résultat de la somme de la dispersion propre au matériau et la dispersion du guide liée à la formedu profil d’indice. Afin de caractériser la dispersion de la fibre on définit le paramètre D de dispersion chromatique de la vitesse de C groupe de la manière suivante: DC    d1  2 c  2 L d 2 (éq I-30).
Plus l’impulsion est courte temporellement plus elle s’élargit rapidement.
Plus la dispersion est grande (en valeur absolue), plus l’impulsion s’élargit rapidement.

La dispersion intermodale

Cette dispersion est observée pour la fibre optique pouvant supporter plusieurs modes. La différence (en valeur absolue) du chemin optique emprunté par les rayons, c’est-à-dire la différence entre les vitesses de propagation des modes induit un élargissement temporel.
Cette différence de temps dépend donc à la fois descaractéristiques opto-géométriques de la fibre (profil d’indice et taille du cœur) et de sa longueur L. Pour éliminer cette simple dépendance en L, on caractérise alors la fibre parson paramètre de dispersion intermodale Di en ps/km. Il suffit donc en théorie d’exciter qu’un seul mode dans cette fibre multimode. Toutefois, les imperfections de la fibre (défauts de fabrication, courbure etc…) vont engendrer un couplage entre les différents modes supportés par la fibre.
La vraie solution pour éliminer ce problème consiste donc à utiliser une fibre monomode.

Les pertes par courbure et par micro-courbure

La fibre optique, dans une application réelle, présente des courbures lors de la manipulation. Cette courbure est due à une déformation globale de l’axe et entraîne une diminution de l’angle entre le rayon et la normale à la fibre .

Perte par micro-courbure

Par contre, la micro-courbure est due à une déformation locale de l’axe lors de la fabrication de la fibre mais elle provoque le même effet que celui causé par la perte par courbure.
Il y a donc un risque, pour un rayon lumineux, de ne pas remplir la condition de réflexion totale, d’où la perte dans la gaine par simple réfraction. [10]

Méthode d’écriture du réseaux de Bragg dansla fibre optique

Deux méthodes principales sont retenues en ce qui concerne l’inscription de réseaux dans la fibre optique. La première consiste à utiliser un faisceau laser fonctionnant en régime continu (CW laser) de 244 nm.La deuxième utilise un faisceau obtenu à partir d’une source laser fonctionnant en régime pulsé KrF (UV pulsed)de 248nm.
Pour ce qui est de la réalisation des figures d’interférence, ces deux méthodes utilisent deux dispositifs intérférométriques à savoir pour le Miroir de Lloyd le premier et le masque de phase pour le second.[11]

L’interféromètre holographique

Le miroir sépare le front d’onde issu d’un laser UV de façon à produire un champ de franges d’interférences. En d’autres termes, deux faisceaux du côté d’une fibre se recouvrent et forment un modèle d’interférence au noyau de la fibre photosensible. Une lentille cylindrique est utilisée pour focaliser le faisceau UV sur la fibre.. L’axe optique du faisceau UV est incident sur l’arête du miroir où l’ordre d’interférence est égal à zéro. La visibilité des franges est approximativement égale à l’unité lorsque les ntensités des faisceaux qui interfèrent sont identiques et si la source UV possède une cohérencespatiale et temporelle de bonne qualité. La rotation du miroir modifie l’angle d’incidence du faisceau UV sur le miroir. La longueur d’onde de Bragg dans le premier ordre de diffraction est définie par la relation suivante B  neff B i (éq I-32)avec neff B : indice effectif à la longueur d’onde de Bragg du cos i0 mode qui se propage dans la fibre eti la longueur d’onde du laser d’inscription.
La période du réseau, qui est identique à la période du modèle de frange d’interférence, dépend de la longueur d’onde d’écriture, et de la otiém de l’angle entre l’intersection des rayons laser UV. L’avantage de cette approche est qu’elle offre une flexibilité complète pour produire des réseaux de Bragg de longueurs variables et de diverses périodes. Les désavantages sont:
1). Il est très sensible aux conditions environnementales tels que les vibrations, les alignements et les configurations de la mise au point.
2). Il est aussi très difficile de contrôler la longueur d’onde résonante du réseau de Bragg.

Table des matières

PARTIE I : LA FIBRE OPTIQUE CONVENTIONNELLE
I- CARACTERISTIQUE
I-1 Structure Générale
II – METHODE DE FABRICATION
II – 1 Fabrication de la préforme
II-1-1 Chemical Vapour Deposition (CVD)
II-1-2 Modified Chemical Vapour Deposition (MCVD)
II – 2 Le Fibrage
III – PRINCIPE DE PROPAGATION DE LA LUMIERE DANS UNE FIBRE OPTIQUE
III – 1 Approche électromagnétique [6]
III – 1-1 Résolution de l’équation d’onde
III – 1-2 Les conditions aux limites :
III – 1-3 Détermination des équations scalaires
III – 2 Les différents types de mode
III – 3 Le mode LP
III – 4 Fréquence de coupure
IV – LES DIFFERENTS TYPES DES FIBRES OPTIQUES
IV – 1 Fibre multimode à saut d’indice
IV – 2 Fibre multimode à gradient d’indice
IV – 3 Fibre monomode
V – TABLEAU REPRESENTANT LES CARACTERISTIQUES DE PRINCIPAUX TYPES DE FIBRES OPTIQUE
VI – LES PROBLEMES DE TRANSMISSION
VI – 1 La dispersion
VI-1-1 Vitesse de groupe d’un mode
VI-1-2 La dispersion de polarisation de vitesse de groupe
VI-1-3 La dispersion chromatique
VI-1-4 La dispersion intermodale
VI – 2 Les pertes par courbure et par micro-courbure
VI-2-1 Perte par courbure
VI -2-2 Perte par micro-courbure
VII – RESEAU DE BRAGG ET APPLICATIONS DANS LES FIBRES OPTIQUES
VII – 1 Définition
VII – 2 Principe d’un réseau de Bragg
VII – 3 Méthode d’écriture du réseaux de Bragg dans la fibre optique
VII -3-1 L’interféromètre holographique
VII -3-2 Masque de phase
VII -4 Les applications de Réseaux de Bragg
VIII – LES PRINCIPAUX AVANTAGES DE LA FIBRE OPTIQUE
IX – AUTRES APPLICATIONS DE LA FIBRE OPTIQUE CONCLUSION
PARTIE II : FIBRE A CRISTAUX PHOTONIQUES
I – INTRODUCTION
II – PRESENTATIONS GENERALES
III – FABRICATION
IV – CARACTERISTIQUES
IV – 1 La fibre de Bragg :
V – PROPAGATION DE LA LUMIERE
Sommaire
V-1 Réflexion totale interne
V-2 Bandes interdites photoniques (Band Gap)
VII – APPLICATIONS
VII-1 Limitation des effets non-lineaire
VII – 2 Contrôle de la dispersion
VII – 3 Contrôle de polarisation
VII – 4 Fibre virtuellement sans pertes
CONCLUSION
PARTIE III : APPLICATION DANS LE DOMAINE DE LA TELECOMMUNICATION
I – INTRODUCTION
II – PRESENTATION DE LA SOCIETE
II – 1 Historique
II – 2 Objectif de la Société Télécom Malagasy
II – 3 Les activités du TELMA
II – 4 Objectif du projet backbone
III – IMPLANTATION DE LA FIBRE OPTIQUE A MADAGASCAR
III – 1 Réseau périphérique.
III – 2 Réseau métropolitain
IV – LA FIBRE MONOMODE G652
V – ADR 2500 EXTRA
V – 1 Définition
V – 2 Constitution de L’ADR 2500 eXtra
V – 3 Principe de Fonctionnement
V – 4 Utilisation
V – 5 RACCORDEMENT DES ACCES
Sommaire
VI – LE LOGICIEL IONOS NMS
VI – 1 Définition
VI – 2 Description générale
VI – 3 Les principales fonctions du logiciel IONOS NMS
VI – 3 – 1 Fonctions de gestion d’éléments de réseau
VI – 3 – 2 Fonction de gestion de réseau
VI – 3 – 3 Gestion des performances
VI – 4 Tableau des significations des alarmes
VI – 5 Le fichier journal (Fichier log)
VII – REFLECTOMETRE OPTIQUE MTS 5100 ODTR
VII – 1 Définition
VII – 2 Présentation générale de l’appareil
VII – 3 Caractéristiques principales de l’appareil
VII – 4 Principe de la mesure du réflectomètre ODTR
VII – 5 Paramètres de réglage du réflectomètre
VII – 6 Diagramme observé
CONCLUSION

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