Fibres optiques à cœur creux flexibles et à faibles pertes dans le proche et le moyen infrarouge

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Le confinement de la lumière dans un cœur d'air d'une fibre optique micro-structurée peut être obtenu grâce à différents mécanismes de guidage parmi lesquels le couplage anti-résonant entre un mode de cœur et les modes de la gaine optique. Cette propriété est notamment obtenue dans le cas des fibres dites Kagome pour lesquels un faible recouvrement entre le mode du cœur d'air et la silice permet d'atteindre des niveaux de pertes potentiellement très faibles ainsi qu'une extension de la fenêtre de transparence de la fibre au-delà des limites fixées par la silice. Le transport de faisceaux laser intenses ou encore le guidage dans le proche infrarouge sont des exemples d'applications de telles propriétés. Cependant, pour y parvenir, un contrôle très fin de la géométrie de la structure est nécessaire, notamment l'épaisseur et la forme des fins ponts de silice qui constituent la gaine micro-structurée, en particulièrement au niveau de l’interface cœur-gaine. Des chercheurs de l’Université de Southampton (Royaume-Uni) ont réalisé trois fibres Kagome de tailles différentes mais de géométries similaires, optimisées pour le guidage de la lumière autour de 1 µm, 1,55 µm et 2,5 µm (Figure 1). Dans chaque cas, les pertes sont inférieures à 15 dB/km et une fenêtre de transmission de plus de 100 nm est accessible. Par ailleurs, ces différentes fibres s’avèrent être utilisables lorsqu’elles sont bobinées sur des diamètres aussi faibles que 30 cm. Le caractère multimode des fibres est cependant clairement mis en évidence, même si une excitation optimale du mode fondamental permet de limiter la présence des modes d’ordre supérieur lors de la propagation.

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Figure 1 : Images en microscopie électronique des trois fibres réalisées et courbes de pertes associées. Extrait avec la permission de Opt. Lett. 42, 2571 (2017). Copyright OSA publishing