Academic literature on the topic 'Fibre Optique'

Les télécommunications optiques en espace libre sont capables d'autoriser des débits de plusieurs dizaines de gigabits par seconde. Pour traiter ces débits en bénéficiant des techniques développées dans le cadre de l'optique fibrée, il est souhaitable d'injecter le faisceau reçu dans une fibre monomode. Ainsi, l'optique adaptative est proposée pour limiter les pertes d'injection induites par la dégradation de la qualité du faisceau propagé à travers la turbulence atmosphérique.Dans ce travail nous considérons un lien entre un satellite et une station de réception au sol. En élévation haute lorsque les perturbations d'amplitude peuvent être moyennées en augmentant la taille de la pupille la correction de la phase par optique adaptative (OA) classique peut être suffisante. Mes travaux dans ce cadre portent sur la mise en œuvre expérimentale de l'optimisation du couplage entre un système d'OA classique et une fibre monomode, en corrigeant les aberrations différentielles entre la voie de mesure de la surface d'onde et la voie d'injection du signal corrigé par OA. Le travail accompli dans l'objectif de cette mise en œuvre, se résume par les tâches suivantes : Définition d'une méthode d'optimisation automatique de l'injection par contrôle d'un seul miroir déformable pour la correction conjointe des perturbations rapides de la phase et des aberrations différentielles quasi-statiques ; Étude numérique de l'implantation de la méthode définie par simulation end-to-end ; Mise en œuvre de la méthode en laboratoire sur le banc BOA en modélisant la turbulence atmosphérique par des écrans de phase en rotation et validation du fonctionnement de l'optimisation de l'injection en boucle fermée ; Application de la méthode sur le banc ODISSEE à l'OCA puis fermeture de la boucle sur un signal optique émis par le satellite japonais SOCRATE.Par ailleurs, le lien satellite doit être opérationnel sur une durée maximale. Pour cela, le système doit fonctionner même dans le cas où le satellite est bas sur l'horizon et donc lorsque la portion d'atmosphère traversée par le faisceau est épaisse. Dans ces conditions particulières, les perturbations induites par les fluctuations de l'indice de l'air sont plus fortes que pour l'observation astronomique, donc la correction simultanée de la phase et de l'amplitude est indispensable pour atteindre le taux d'injection désiré (&gt; 50 %). La deuxième partie de la thèse se place dans ce cadre et est consacrée à l'étude de l'implantation expérimentale d'une approche innovante de la correction de la phase et de l'amplitude fondée sur l'utilisation d'un Mach-Zehnder en optique intégrée. Le travail réalisé dans cette partie comporte les points suivants : Élaboration du principe de la correction par un Mach-Zehnder et proposition d'un dispositif généralisé à N voies ; Étude analytique de la correction par le dispositif proposé ; Développement d'un algorithme de contrôle fondé sur l'architecture proposée en optique intégrée ;• Validation numérique du fonctionnement par simulation end-to-end ; Conception d'un prototype pour la validation expérimentale du concept<br>Free space optical communications are able to allow rates of several tens of gigabits/s. In order to process these flows and benefit from the techniques developed in the context of fiber optics, it is desirable to inject the received beam into a single mode fiber. In this case, adaptive optics is proposed to limit the injection losses induced by the degradation of the beam quality caused by the atmospheric turbulence.In this thesis, we consider a link between a satellite and a ground receiving station.For high elevations when amplitude perturbations can be averaged by increasing the size of the pupil and the correction of the phase is sufficient by conventional adaptive optics (AO), this work deals with the experimental implementation of the coupling optimization between a conventional AO and a single mode fiber, by correcting the non common path aberrations between the measurement path of the wave front and the injection path of the corrected signal. The accomplished work in this context is summarized by the following tasks: definition of an automatic injection optimization method by controlling a single deformable mirror for the parallel correction of fast phase disturbance and quasi-static differential aberrations; numerical study of the implementation of the proposed method defined end-to-end simulations ; implementation of the method in the laboratory on the BOA bench, modeling the atmospheric turbulence by rotating phase screens, and validation of the injection optimization in closed loop ; application of the method on the ODISSEE bench at the OCA and closing of the loop on a laser signal emitted by the Japanese satellite SOCRATE.Besides, the link must be operational for a maximum duration. Indeed, the system must operate even when the satellite is low on the horizon and, therefore, when the crossed portion of atmosphere is thick. In these particular conditions, the disturbances induced by the air index fluctuations are stronger than for astronomical observations, so that, the simultaneous correction of the phase and the amplitude is essential to reach the desired injection ratio (&gt; 50 %). Based on this analysis, the second part of this thesis focuses on the study of the experimental implementation of an innovative approach of a phase and amplitude correction based on using an integrated Mach-Zehnder. The work done in this part consists in the following points : elaboration of correction principle by a Mach-Zehnder and proposition of a generalized device with N channels ; theoretical analysis of the superposition by the proposed device ; development of a control algorithm based on the architecture proposed in integrated optics ; numerical validation of operation by end-to-end simulations ; design of the prototype for the experimental validation of the concept in the laboratory

Les sources laser à fibre sont de plus en plus utilisées dans des domaines très divers car elles possèdent des avantages majeurs : qualité de faisceau, intégration, possibilité d'émettre une puissance moyenne élevée, efficacité, robustesse. Nous présentons des travaux de recherche visant à étendre les performances des sources ultrarapides basées sur les fibres en utilisant des effets d'optique non linéaire et en proposant de nouvelles architectures laser.

Presentation d'un systeme de transmission video par fibre optique dont l'originalite reside dans la performance en sensibilite qui permet notamment l'utilisation d'une diode electroluminescente avec une fibre monomode. On propose egalement un procede de modulation et de multiplexage temporel adapte aux caracteristiques et contraintes propres aux transmissions optiques

Le travail presente dans ce memoire porte sur l'etude theorique et experimentale de la coherence temporelle des lasers brillouin a fibre optique. Dans le cadre du modele coherent a trois ondes decrivant le comportement dynamique des lasers brillouin, nous etablissons une relation analytique liant la phase de l'onde stokes a celle de l'onde de pompe. Contrairement aux lasers classiques, nous montrons que le bruit de phase du laser de pompe est transfere a l'onde stokes emise apres avoir ete filtre et reduit. Il en resulte que le temps de coherence de l'onde stokes est beaucoup plus important que celui de l'onde de pompe. Le rapport entre ces deux temps de coherence est donne par un facteur k 2. Ce facteur depend simplement et uniquement du taux de perte de la cavite et du taux d'amortissement de l'onde acoustique. Nous presentons ensuite un protocole experimental dans lequel nous enregistrons la reponse du laser brillouin a une modulation de frequence du laser de pompe. Le rapport entre l'indice de modulation de l'onde de pompe et celui de l'onde stokes nous donne la valeur du coefficient k. Les resultats experimentaux confirment avec succes nos predictions theoriques. Pour terminer, nous appliquons nos methodes d'analyse a un laser brillouin injecte optiquement. Nous demontrons experimentalement et theoriquement que celui-ci emet un rayonnement stable en intensite quelque soit le regime de fonctionnement du laser brillouin.

Les travaux que décrit ce mémoire ont montré les performances des capteurs optoalimentés par fibres optiques en environnement hostile. Après quelques généralités sur l'alimentation optique par fibre, la première partie traite de la conversion photovoltaïque, des différents procédés d'élévation de tension, et des problèmes liés à l'alimentation électronique, en particulier de l'évolution des ressources et des besoins avec la température. La seconde partie traite des circuits électroniques du capteur. Le problème de consommation électrique a été résolu certes par l'utilisation de la technologie CMOS, mais surtout par un fonctionnement séquentiel des différents organes et par une méthode de codage qui tire profit des caractéristiques de la fibre. La structure et la mise en œuvre des circuits ont été particulièrement soignées afin de concilier la métrologie précise et la faible consommation. Après une étude portant sur l'unité de contrôle chargée de gérer le capteur optoalimenté, une discussion est ouverte sur les perspectives de cette technique. Les annexes décrivent en détail les deux réalisations qui ont étayé cette étude

L’objectif de la recherche est de mettre au point un capteur à fibre optique pour l'immunofluoroanalyse. La réalisation de tels capteurs nécessite le développement de plusieurs procédés: le greffage de molécules sur support de silice, la synthèse chimique de sondes fluorescentes et leur couplage à des biomolécules, la détermination de caractéristiques photophysiques et les opérations liées à l'immunologie. Le dosage développé dans cette étude repose sur la variation d'émission lumineuse de rotors moléculaires fluorescents due à la modification de leur environnement lors de la réaction antigène-anticorps. Dans ce but, deux actions principales ont été développées: l'étude du greffage sur des fibres en silice de molécules fluorescentes pour appréhender les facteurs qui conditionnent les modes de greffage soit par fixation par liaison chimique soit par adhésion physique; l'acide 4-(1-pyrenyl)butyrique et les IgG-FITC, (immunoglobulines liées à la fluorescéine) pris respectivement comme modèles de molécules organiques et de biomolécules. Différentes conditions de greffage (silanisation, solvant, réactif,. . . ) influencent la quantité de molécules fixées. L’utilisation de divers post-traitements, jouant sur la désorption, permettent d'évaluer les proportions relatives des deux modes de greffage. La synthèse de dérivés fluorescents de médicaments (théophylline et acide valproique) pour développer des applications en immunoanalyse. La préparation des entités médicament - rotor moléculaire fluorescent repose sur la synthèse de deux types de composés (rotors fluorescents et dérivés fonctionnels des médicaments) suivie de leur couplage. Les produits fluorescents obtenus dans ce travail présentent des caractéristiques photophysiques adaptées aux variations d'environnement, mais n'ont pu être appliqués pour les dosages immunologiques, car leur activité antigénique n'est pas préservée

Le transfert des fréquences ultra-stables entre laboratoires distants est requis par de nombreuses applications concernant la métrologie temps/fréquence, la physique fondamentale, les accélérateurs de particules et l'astrophysique. Cette thèse décrit le développement de liaisons optiques ultra-stables sur des distances de 86 à 300 km. L'objectif à long terme est de développer des liens optiques de 1000 km environ afin de relier les principaux instituts nationaux de métrologie en Europe. Le lien optique est basé sur le transfert de la phase optique d'un laser ultra-stable de longueur d'onde 1542 nm par une fibre optique du réseau de télécommunications. Pour cela ont été développés des lasers stabilisés sur cavité Fabry-Perot et sur fibre optique. L'instabilité relative des lasers stabilisés sur cavité est de l’ordre de 10-15 pour un temps d'intégration de 1 s. Les lasers stabilisés sur fibre sont robustes, compacts, simples, accordables et leur bruit de fréquence est comparable à celui des lasers stabilisés sur cavité pour des fréquences supérieures à quelques dizaines de Hertz. Les liens optiques ont d'abord été démontrés sur 86 km et 172 km en utilisant des fibres dédiées reliant les laboratoires LNE-SYRTE et LPL. L'instabilité relative de fréquence obtenue était de l'ordre de 10-19 pour des temps d'intégration de 104 s. Pour des distances plus grandes, le signal ultra-stable est transféré directement sur le réseau Internet en utilisant un canal de fréquence dédiée, par la technique de multiplexage en longueur d’ondes. Un lien multiplexé a ainsi été démontré sur une distance de 300 km, avec une instabilité relative de fréquence au même niveau qu’avec des fibres dédiées<br>The transfer of ultra-stable frequencies between distant laboratories is required by many applications in time and frequency metrology, fundamental physics, particle accelerators and astrophysics. This thesis describes the development of ultra-stable optical links over distances from 86 km to 300 km. The long-term objective is to connect the main European National Metrology Institutes with optical links extending up to 1000 km. The optical link is based on the transfer of the optical phase of an ultra-stable laser emitting light of wavelength 1542 nm through an optical fiber of the telecommunication network. For that purpose, ultra-stable cavity-stabilized lasers and fiber-stabilized lasers have been developed. The fractional instability of cavity-stabilized laser is approximately 10-15 at 1s integration time. The fiber-stabilized lasers are robust, compact, simple, tunable and their frequency noise is comparable to that of the cavity-stabilized laser for Fourier frequencies higher than a few tens of Hertz. Optical links were first demonstrated on 86 km and 172 km using dedicated fibers connecting the laboratories LNE-SYRTE and LPL. Fractional frequency instability in the range of or below 10-19 at 104 s integration time has been obtained. For larger distances, the ultra-stable laser signal is transferred on the Internet network simultaneously with the data traffic but on a dedicated frequency channel, using wavelength division multiplexing. Multiplexed links were demonstrated over distances up to 300 km, with fractional frequency instabilities at the same level or better than with dedicated fibers

Le développement de composants fibrés passifs est un enjeu crucial dans le domaine des lasers à fibre car ils permettent de répondre aux besoins de marchés critiques. Cette thèse s’intéresse à deux types de composants : les collimateurs qui servent à réduire la divergence du signal en sortie de laser et les absorbants saturables réels qui permettent d’obtenir des impulsions ultracourtes (ordre de la picoseconde). Le travail sur les collimateurs fibrés a mené dans un premier temps à la conception d’un composant compact capable de transmettre jusqu’à 20 W de puissance continue. Un second collimateur plus complexe qui permet de contrôler également l’axe optique (déviation angulaire et centrage) par rapport à la mécanique a été développé. La simulation du composant, la procédure d’assemblage et le banc d’alignement mis en place spécifiquement pour répondre à ce besoin sont détaillés. Le second composant est un absorbant saturable réel fibré : un taper sur lequel du graphène est déposé. Le choix des caractéristiques de réduction de la fibre, sa fabrication et la technique de dépôt du graphène sont détaillés. Une étude de son intégration dans la cavité résonante d’un laser est présentée. Le laser émet des impulsions d’énergie 1 nJ, de durée 4 ps et a une puissance moyenne de 520 mW. Les limitations en puissance du composant sont également évoquées<br>The development of fiber-based passive components is at stakes in the industry of fiber lasers.They are key components in order to meet the needs of critical markets. Two kinds of components are studied: collimators and real saturable absorbers. The former’s goal is to reduce the divergence of the output signal of a laser. When inserted in a cavity, the latter allows the generation of ultrashort pulses (order of the picosecond). We first developed a compact fiber collimator capable of transmitting up to 20 W of continuous optical signal. A more complex collimator was then developed. We are able to control the deviation and centring of the optical axes thanks to its design. The simulation of the component, the process of fabrication and the optical bench we specifically created for the alignment are discussed. The second component that we worked on is a real saturable absorber : a taper with graphene deposited on its waist. The reduction of the fiber diameter, the fabrication of the component and the process of deposition of graphene are described. We also studied the way the component behaves in the resonant cavity of a laser. The laser generated ultrashort pulses with an energy of 1 nJ and a duration of 4 ps. The average power of the laser is 520 mW. The limitations of the component are also discussed

Cette these s'inscrit dans le cadre des transmissions longues distances a fibre et amplificateurs optiques. Apres une presentation generale de l'amplificateur optique a fibre dopee erbium (ao) dans la premiere partie, l'expose est consacre a l'etude theorique et experimentale de l'amplificateur (deuxieme partie). Deux modelisations (analytique et numerique) de l'ao sont presentees et validees par comparaison a des resultats experimentaux. La modelisation numerique est mise a profit pour optimiser les parametres d'un ao experimental fort gain ( 25 db a petit signal). Deux bancs de mesure du coefficient d'exces de bruit d'un ao ont ete mis au point: un banc optique et un banc electrique. La methode electrique a conduit a la determination des differentes contributions de bruit (battements signal-spontanee et spontanee-spontanee) au bruit total. Une estimation quantitative de la dispersion modale de polarisation d'un amplificateur est faite a l'aide d'un montage experimental rapide a realiser. L'evolution de la zone d'auto-filtrage en fonction de l'attenuation entre deux ao consecutifs est egalement etudiee de maniere experimentale et theorique. Un logiciel de simulation d'un systeme de transmission optique complet est presente dans la troisieme partie. Il inclue la modelisation numerique de l'ao precedemment citee et une modelisation de la propagation dans les fibres optiques monomodales en presence de dispersion chromatique, de non linearite (effet kerr) et d'absorption. Ce logiciel comprend notamment un module d'analyse de resultats tres complet: traces des formes temporelles et spectrales des impulsions, diagramme de l'il, evaluation du facteur de qualite q le logiciel est utilise pour approfondir une etude experimentale liee a l'evolution du bruit electrique en fonction de la distance. La derniere partie de ce memoire est consacree a l'etude de l'effet rayleigh. On s'est attache, tout d'abord, a caracteriser qualitativement et quantitativement les effets rayleigh simple et double dans la fibre optique silice (passive). Cette etude est ensuite poursuivie au niveau de la fibre dopee erbium seule et sous la forme d'un module d'ao. L'effet rayleigh est caracterise pour differentes concentrations en dopant erbium. Les evolutions des effets rayleigh simple et double sont determinees en fonction du gain et comparees aux resultats obtenus par modelisation. Des observations de l'effet rayleigh sur des liaisons de plusieurs milliers de kilometres sont illustrees par des mesures experimentales et un calcul theorique. Le logiciel de simulation est finalement mis a profit pour estimer l'influence de l'effet rayleigh sur les performances de liaisons longues