Fabrication et caractérisation des fibres optiques en silice dopées au thulium : influence de l'environnement des terres rares sur l'amplification dans la bande S

par Basile Faure

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gérard Monnom.


  • Résumé

    Cette thèse rapporte les premières études exploratoires menées en vue de réaliser un amplificateur dans la bande S des télécommunications (autour de 1470 nm) dans une fibre en silice dopée au thulium dans le but d’augmenter la bande passante utilisable par le procédé de multiplexage en longueur d’onde (WDM) des réseaux optiques en silice standard. Pour permettre d’amplifier un signal optique à l’aide des ions de thulium dans une fibre composée d’un verre à haute énergie de phonon comme la silice, nous avons adapté les processus de fabrication des préformes par MCVD de manière à modifier de moins de 10 % mol la composition du cœur de silice de la fibre. Ainsi, l’apport d’Al203 permet, en modifiant l’environnement des terres rares, de réduire les désexcitations non radiatives entre les niveaux 3H4 et 3H5 des ions de thulium. Le temps de vie du niveau 3H4 est ainsi multiplié par 3, de 14us pour la silice pure à 50us pour 8,7 %mol d’al203. L’efficacité quantique passe alors de 2 % à plus de 8%. Grâce à cette amélioration du matériau et à l’optimisation des paramètres optogéométriques de la fibre optique à l’aide d’un modèle numérique, nous avons pu mesurer l’amplification en bande S d’un signal lumineux sur un échantillon majoritairement composé de silice fabriqué au laboratoire. Ce gain, de plus de 1dB pour 1400mW de puissance de pompe optique est un résultat de premier ordre pour ce type de dispositif, validant l’approche de la modification de l’environnement du thulium dans la silice. De plus, les simulations numériques prédisent un gain supérieur à 20 dB pour 1W de pompe pour le matériau élaboré, avec un schéma de pompage plus efficace.

  • Titre traduit

    Fabrication and characterization of thulium doped silica optical fibre : influence of the rare earth environment on the S band amplification


  • Résumé

    We report in this thesis the first studies aimed at permitting the realization of a silica based fibre thulium doped optical amplifier working in the S band of the telecommunications window (near 1470 nm) in order to increase the usable bandwith for wavelength division multiplexing of the standard silica fibre network. To be able to amplify an optical signal with thulium ions in a high phonon energy silica glass based fibre we have adapted the fabrication process of the preforms made by MCVD technique in order to change the glass composition of less than 10 mol %. Thus an addition of Al203 allows to decrease the non radiative multiphononic decay between the 3H4 and 3H5 level, because of the rare earth environment modification. The lifetime of the 3H4 level goes from 14us in pur silica to 50us with addition of only 8,7 mol % of al203 giving a rise of the quantum efficiency from 2 % to 8 %. With the material upgrade and optogeometrical parameters optimisation with numerical simulations we measured small S band signal amplification on one on the numerical simulations for a more efficient pump scheme end the material we did.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2006 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Fabrication et caractérisation des fibres optiques en silice dopées au thulium : influence de l'environnement des terres rares sur l'amplification dans la bande S

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Informations

  • Détails : 1 vol. (157 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-[158]

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Bibliothèque Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05NICE4091
  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Bibliothèque Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 05NICE4091bis
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