Réseaux de diffraction et fibres microstructurées

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Fibres optiques microstructurées

L’institut Fresnel a été parmi les pionniers dans la recherche sur les fibres micro-structurées avec la modélisation et la conception de fibres à cristal photonique ou twistées [Foundations of Photonic Crystal Fibres, ISBN 1848167288, 2012].
Ces dernières années, les études ont été concentrées sur les fibres optiques micro-structurées obtenues à partir des verres de chalcogénures qui présentent des avantages pour les applications : indices élevés dans le proche infrarouge (environ 2.5), transparence dans le moyen infrarouge, et forts coefficients non-linéaires (entre 200 fois et 800 fois celui de la silice).
Les travaux sont menés en collaboration avec l’ISCR (Rennes) qui est le leader au niveau international dans la fabrication des fibres micro-structurées en verres de chalcogénure avec la plateforme technologique Photonics Bretagne.

Préforme (avant étirement) de fibre micro-structurée en verre de chalcogénure (ISCR). Les modélisations effectuées à l’Institut Fresnel ont permis de réaliser des premières mondiales dans ce domaine de fibres en verre de chalcogénure : première fibre microstructurée guidante, première fibre microstructurée monomodeet première fibre à petit cœur. Les travaux les plus récents ont été concentrés sur les effets non-linéaires.
En 2011, une fibre micro-structurée à cœur suspendu a été conçue à l’Institut Fresnel puis fabriquée à l’ISCR : cette fibre permet la génération de quatre cascades Raman à partir d’une source thulium émettant vers 2 micromètres (record tenant toujours en juin 2016) [Duh-1, Sav-1]. En 2013, le profil opto-géométrique d’une fibre optique micro-structurée pleine "tout-solide", en verre de chalcogénure avec des inclusions de bas indice assurant le confinement dans le cœur de la fibre, a été proposé par l’Institut Fresnel puis fabriqué et caractérisé à l’ISCR [Tou-1]. En 2014, une nouvelle solution a été proposée en combinant l’effet bande interdite photonique avec le confinement de type ARROW (pour Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguide). La fabrication et les caractérisations à l’ISCR ont confirmé le type particulier du guidage généré dans le cœur de ces fibres [Cai-1].

[Duh-1] M. Duhant, W. Renard, Guillaume Canat, Thanh Nam Nguyen, F. Smektala, et al.. Fourth-order cascaded Raman shift in AsSe chalcogenide suspended-core fiber pumped at 2 μm. Optics Letters, 2011, 36 (15), pp.2859-2861.
[Sav-1] I. Savelii, J.C. Jules, G. Gadret, B. Kibler, Julien Fatome, et al.. Suspended core tellurite glass optical fibers for infrared supercontinuum generation. Optical Materials, 2011, 33 (11), pp.1661-1666.
[Tou-1] Perrine Toupin, Laurent Brilland, G. Renversez, Johann Troles. All-solid all-chalcogenide microstructured optical fiber. Optics Express, 2013, 21 (12), pp.14463.
[Cai-1] Celine Caillaud, Gilles Renversez, Laurent Brilland, David Mechin, Laurent Calvez, et al.. Photonic bandgap propagation in all-solid chalcogenide microstructured optical fibers. Materials, 2014, 17, pp.6120-6129.