• Langue : Anglais
• Discipline : Physique
• Identifiant : 2019LILUR055
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 08/11/2019

Résumé en langue originale

Au cours des dernières décennies, la demande de débit de données a augmenté rapidement afin de soutenir notre société et notre économie axées sur l'information. Les systèmes de télécommunication actuels basés sur la fibre optique monomode rencontrent des difficultés pour répondre à cette demande sans arrêt grandissante. Malgré l'exploitation de la totalité de ses dimensions physiques, cette fibre se rapproche de ses limites fondamentales, présentées dans le « capacity crunch ». Ainsi, les nouveaux systèmes de transmission font l'objet de nombreuses recherches, basées sur la fibre multi-cœur et la fibre multimode. Ces modèles de fibres présentent une dimension physique supplémentaire, à travers les différents modes et canaux guidés. Associer avec les techniques de multiplexage modal et spatial, ces nouveaux systèmes peuvent être utilisés pour surpasser cette limite. Cependant, différentes composantes du réseau de transmission doivent être développées et adaptées afin d'être utilisées expérimentalement pour ce type de systèmes. Les deux principales composantes sont la détection du contenu modale des fibres multimodes et le processus d'amplification d'un faisceau multimode.Le but de cette thèse était de contribuer au développement et à l'adaptation de ces deux composantes. Nous avons démontré que le contenu modal d'une fibre légèrement multimode peut être récupéré expérimentalement en utilisant la reconstruction de la matrice de transmission de la fibre. Cette méthode de détection a été utilisée pour caractériser non seulement les fibres multimodes à saut d’indice conventionnelles, mais aussi les fibres de spécialité ayant des cœurs annulaires. Nous avons également étudié l'évolution temporelle des différents canaux de la matrice de transmission et développé un modèle paramétré qui permet de prédire leurs variations. Nous nous sommes également intéressés au processus d'amplification d'une transmission multimodale, c'est pourquoi, au cours de cette thèse, de nouveaux amplificateurs à fibres dopées à l'erbium légèrement multimodes ont été développés pour différentes applications : nous avons développé un modèle a cœur annulaire capable d'offrir un gain égalisé et plat pour 26 modes spatiaux avec une excursion de gain très faible. De plus, nous avons proposé une fibre à saut d’indice dopée en forme d'anneau, capable d'amplifier également des modes de fibres circulaires. Nous avons également introduit une fibre à saut d’indice dopée en forme d'anneau qui peut compenser directement les pertes de propagation qui possèdent une dépendance modale, ayant ainsi un gain dépendant des pertes de propagation.

Résumé traduit

For the last decades, data rate demand has been rapidly growing in order to support our information driven society and economy. The present single mode fiber based transmission systems are finding difficulty to match this ever-growing demand. Despite the exploration of the totality of its physical dimensions, this fiber is nearing its fundamental limits, presented in the “capacity crunch”. Thus, new transmission systems represent the subject of many researches, based on the multi-core fiber and the multi-mode fiber. These fiber designs present an additional physical dimension, being the different guided modes and channels. Combined with the spatial and modal multiplexing technologies, these new systems can be used to surpass the upcoming crunch. However, different components of the transmission system must be developed and adapted in order to experimentally apply this kind of systems. The major two components reside in the modal detection of the content of the multi-mode fibers and the amplification process of a multi-mode beam.The aim of this thesis was to contribute to the development and adaptation of these two components. We demonstrated that the modal content of few-mode fiber can be efficiently retrieved experimentally using the reconstruction of the transmission matrix of the fiber itself. This detection method was used to characterize not only conventional step index few-mode fibers, but also specialty ring core fibers. We also showed the temporal evolution of the different channels of the transmission matrix and developed a parametrized model that helps predicting its variations. We were also interested in the amplification process of a multi-modal transmission, so during this thesis, new few-mode erbium doped fiber amplifiers were developed for different applications: we developed a ring core design able to offer a flat equalized gain for 26 spatial modes. In addition, we proposed a step index fiber doped in a ring shape, capable of equally amplifying circular fiber modes. We also introduced a step index fiber doped in a ring shape that can compensate directly modal depending propagation losses, thus having a propagation losses dependent gain.