Nouvelle connectique optique par système photo-polymérisable

New optical connection by photo-polymerizable system

• Auteur / Autrice : Vincent Parat
• Direction : Nadège Courjal, Michel Spajer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et Photonique
• Date : Soutenance le 09/12/2013
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Maillotte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadège Courjal, Michel Spajer, Hervé Maillotte, Jean-Emmanuel Broquin, Kokou-Dodzi Dorkenoo, Yann Frignac, Brahim Dahmani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Emmanuel Broquin, Kokou-Dodzi Dorkenoo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres optiques

Mots clés libres

Fibre optique

Epissure

Connection

Photo-polymère

Tomographie

Pertes d'insertion

Pertes de retour

Optical fibers

Résumé

Ce travail de thèse a pour objectif de développer une nouvelle technologie afin de fournir une solution bas coût et simple d’utilisation pour les raccordements de fibres optiques entre elles. Cette technologie fibre-fibre pourra être étendue à des raccordements fibre-composant d’optique intégrée.Cette nouvelle technique est basée sur la photo-polymérisation d’une solution chimique, utilisée pour reconstruire une structure d’indice guidante entre les deux éléments de guides optiques à connecter. Pour mettre au point cette technologie nous nous sommes concentrés sur la réalisation d’un raccordement de deux fibres optiques.Après une analyse des technologies existantes et des causes de pertes lors des raccordements entre deux fibres optiques, nous détaillons les différentes solutions de photo-polymères employés. Nous abordons le fonctionnement de la polymérisation radicalaire, ainsi que la composition des solutions utilisées, puis nous présentons les performances attendues. Pour cela nous utilisons un environnement de simulation FDTD (Finite Différence Time Domaine), ce qui nous permet de mettre en évidence que cette technique de raccordement a le potentiel d’être équivalente aux techniques employées dans les télécoms de nos jours. Toujours dans l’objectif d’étudier ce nouveau type de connexion, et d’en optimiser les performances, nous avons mis en place une méthode d’analyse de la répartition de l’indice de réfraction au cœur même des connexions polymère. Pour cela nous employons une méthode de tomographie interférométrique, que nous avons adapté à la mesure de fibre et de petits objets en extrémité de fibre. Cette nouvelle technique d’analyse, développée en partenariat avec le département mécatronique de l’Université de Varsovie, permet de reconstruire une cartographie en trois dimensions de la répartition de l’indice de réfraction. Nous avons ainsi pu analyser des connexions polymères réalisées avec différentes solutions photochimiques, et observer les défauts d’homogénéité d'indice. Ceci dans le but de reproduire le plus parfaitement possible la structure d’indice des fibres optiques, et par là même réduire au maximum les pertes optiques au niveau de la connexion. A l’aide de ces analyses, nous sommes arrivés à l’application final de cette technique pour le marché des Télécommunication optiques : Nous avons ainsi réaliser des prototypes de raccordement de deux fibres optiques, ainsi que de tous les outils nécessaires à leur réalisation sur le terrain, et avons démontré que leur performances étaient équivalente aux produits aujourd’hui présent sur le marché.

The aim of this thesis is to develop a new technology providing a low cost and “easy to use “solution for interconnections of optical fibers. This fiber-optic technology can be extended to connections between fiber and integrated optical component. This new technique is based on photo-polymerization of a chemical solution used to rebuild a guiding index structure between two elements of optical waveguides. With the aim to study this new type of connection, and optimize it’s performances, we have implemented a method for analysing the distribution of the refractive index within the polymer connexions. For this we use an interferometric tomography method, that we adapted to measure the fiber and small items at fiber end. This new analysis technique, developed in partnership with the Department of Mechatronics of Warsaw University, allows to reconstruct a three-dimensional mapping of the refractive index distribution. We are able to analyse polymers connections made with different photochemical solutions and observe defects in the index homogeneity. This is done in order to replicate as possible the index structure of optical fibers, and thereby minimize optical losses at connection. Using these analysis, we set to the final application of this technique, at the optical Telecommunications market: we have developed prototypes of splicing between two optical fibers, as well as designed all necessary tools for their implementation in the field, and we have demonstrated that their performance is equivalent to products now available on the market.