Qualification de IONIC, instrument de recombinaison ...

tel-00010396, version 1 - 4 Oct 2005
3.3. FONCTIONS ET PERTES 53
technologies silice au LETI dans le cadre d’un procédé semi-industriel. Pour les technologies
verre, dans le cadre des recherches menées en laboratoire au LEMO elles sont typiquement
de 0,05 dB/cm, mais seulement de 0,007 dB/cm pour les guides réalisés industriellement par
Teem Photonics. Elles sont donc de 4 à 5 ordres de grandeur supérieures à celles des fibres,
mais la propagation limitée en général à quelques centimètres réduit l’influence de cet écart.
Ainsi en prenant une longueur moyenne de 4 cm pour les composants et en se prenant le cas
le plus ✭défavorable ✮ (0,05 dB/cm), on arrive à des pertes totales par propagation de 0,2 dB,
donc une transmission de 95,5% du flux, ce qui reste très satisfaisant.
Pertes par couplage
Le couplage de la lumière dans un guide monomode (fibre ou guide planaire) va se faire
avec un certain coefficient d’efficacité ρ défini de la façon suivante (Jeunhomme, 1983):
�
�
ρ =
� Eg(r)E∗ i (r) dr� �2 �
|Eg(r)| 2 dr � |Ei(r)| 2 , (3.15)
dr
où Eg et Ei correspondent respectivement aux champs électriques du guide et de l’onde
couplée. L’étoile indique que l’on prend le complexe conjugué du champ. L’intégration est
faite sur la surface à l’entrée du guide, incluant à la fois la région du coeur et celle de la
gaine. Le calcul du coefficient de couplage revient en fait à calculer le recouvrement entre le
champ incident et le mode fondamental du guide monomode, les puissances transportées par
les deux champs étant normalisées à 1. Deux cas de couplage vont nous intéresser dans le
cadre de l’utilisation de guides en optique intégrée: le couplage du flux d’une fibre dans un
guide planaire, et le couplage de flux dans un guide directement par un système d’optique
classique.
Dans le cas du couplage de lumière dans un guide planaire par une fibre, les deux champs à
prendre en compte sont des gaussiennes de la forme:
�
(r − r0) 2 �
E(r) = E0exp − ,
où ω0 est le rayon du mode fondamental défini dans le paragraphe 3.1. Ce paramètre dépend
de la longueur d’onde et des caractéristiques géométriques des guides (ouverture numérique,
rayon du coeur). La réalisation de guides dans les composants en optique intégrée planaire
aussi similaires que possible à ceux des fibres est donc nécessaire si l’on veut éviter de perdre
du flux à ce niveau. Si on ne prend pas en compte les pertes par réflexion de Fresnel aux
changements de milieu, on peut théoriquement atteindre des taux de couplage de 100% dans
ce cas. En réalité le couplage entre une fibre et un guide planaire est de l’ordre de 95% car
les modes ne sont jamais parfaitement similaires en raison des différences des procédés de
fabrication.
Dans le cas du couplage de flux directement dans un guide avec une optique classique, la
forme du champ que l’on va chercher à coupler dans le guide est cette fois différente de celle
ω 2 0