Qualification de IONIC, instrument de recombinaison ...

tel-00010396, version 1 - 4 Oct 2005
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4.2 Filtrage spatial
- 4. RECOMBINAISON OPTIQUE INTÉGRÉE : JUSTIFICATION DES CHOIX
TECHNOLOGIQUES, BESOINS ET SOLUTIONS
Comme on l’a vu le filtrage spatial permet d’améliorer la précision sur les mesures in-
terférométriques. L’optique guidée monomode apporte une solution très intéressante à ce
problème : le front d’onde est idéalement filtré et ce filtrage est achromatique. En effet pour
le mode fondamental, la phase est constante sur tout le front d’onde. Ce dernier est donc
par définition parfaitement plan. La notion de front d’onde n’a d’ailleurs plus vraiment de
raison d’être dans le cas du guidage monomode. Le filtrage est également achromatique, dans
la gamme de monomodicité des guides, puisque seul le mode fondamental peut se propager
quelle que soit la longueur d’onde (supérieure à la longueur d’onde de coupure). La largeur
de la gaussienne du mode est par contre dépendante de la longueur d’onde, mais cela ne joue
que sur le guidage (et donc les pertes) et le filtrage reste parfait dans tous les cas.
En réalité il faut une certaine longueur de guide pour parvenir à filtrer l’onde. Une par-
tie de l’énergie couplée dans le guide peut se retrouver sur des modes d’ordres supérieurs,
mais ces derniers ne satisfaisant pas aux conditions de guidage, l’énergie sera rayonnée dans
le substrat. La qualité du filtrage va donc dépendre de la distance de propagation. De ce
point de vue l’optique intégrée planaire est plus avantageuse que les fibres grâce à l’absence
de gaine. L’énergie diffusée hors du guide n’est ainsi pas réfléchie vers celui-ci. Dans le cas
des fibres la gaine constitue en elle-même une fibre guidante, l’onde pouvant se réfléchir sur
les interfaces de celles-ci avec l’extérieur, et multimode vu ses dimensions géométriques. Le
taux de filtrage dans un guide monomode peut-être déterminé par simulations numériques.
On donnera pour exemple l’étude menée au LEMO dans le cadre d’une pré-étude pour l’in-
terféromètre DARWIN. Le taux de filtrage demandé dans ce cas est 10 −7 car il faut à tout
prix éviter la présence de flux parasite non guidé sur les voies de mesures. Les simulations ont
été menées sur le logiciel Prometheus utilisant la méthode FD-BPM (Finite Difference Beam
Propagation Method). Des études en 2D et 3D sur le filtrage en fonction de la propagation
ont donné respectivement 8.8 mm et 5.4 mm de longueur de guide pour parvenir au taux
de filtrage demandé. Le résultat meilleur en 3D qu’en 2D est une illustration de l’avantage
apporté par l’absence de gaine. En effet ce type de simulation permet de tenir compte du
fait que l’énergie rayonnée dans le substrat ✭plonge ✮ dans celui-ci et est donc perdue plus
rapidement. Le même type de simulation dans le cas de fibres, en rajoutant une interface
simulant la gaine, a mené à une longueur de quelques dizaines de centimètres de guide pour
parvenir à la même qualité de filtrage. En fait dans le cas des fibres, c’est surtout grâce à
l’absorption dans la gaine et à la diffusion sur les rugosités de l’enveloppe extérieure de la
gaine que le flux rayonné finit par être éliminé.
4.3 Calibration photométrique
L’utilisation de la calibration photométrique permet d’améliorer nettement la précision
sur les mesures (Perrin, 1996). L’optique guidée monomode donne facilement accès aux