La fibre à maintien de polarisation et ses applications

Les fibres optiques régulières avec un cœur rond ont une très faible biréfringence (dépendance de l’indice de réfraction par rapport à la polarisation de la lumière) et leur état de polarisation peut changer de manière aléatoire durant la propagation. Également, une certaine biréfringence peut être induite en raison de perturbations externes, comme un stress ou une courbure, ou encore en raison d’imperfections, amenant un couplage de puissance aléatoire entre les modes de polarisation (interférence de polarisation, ou encore « crosstalk » en anglais) et des états de polarisation de sortie imprévisibles qui changent dans le temps.

À l’intérieur de systèmes de communication à fibre optique, la nature aléatoire de la polarisation de la lumière produit de la dispersion sur le signal (Polarization Mode Dispersion ou PMD). La PMD est un phénomène où, à travers une fibre optique, la lumière polarisée se déplace à différentes vitesses, entraînant une dégradation du signal et limitant les distances de communication. Cette dernière fut donc une motivation suffisante pour lancer le développement de fibres à maintien de polarisation (PM).

Les fibres PM ont commencé à être développées dans les années 1970. L’objectif initial était de fournir une solution capable de préserver la polarisation des signaux lumineux, garantissant une transmission fiable et de haute qualité dans les systèmes de télécommunications. Même si aujourd’hui les fibres PM sont moins utilisées pour les télécommunications, elles le sont dans plusieurs autres applications que nous allons explorer.

Il existe différentes façons de fabriquer de la fibre PM. Les fibres PM de Coractive sont de configuration PANDA (pour Polarization Maintaining and Absorption Reducing).

Les caractéristiques différenciatrices d’une fibre PM

Les fibres PM présentent certaines caractéristiques clés qui les différencient des fibres optiques régulières

Biréfringence : Les fibres PM présentent une biréfringence élevée, ce qui signifie qu’elles ont une différence significative d’indice de réfraction entre les axes de polarisation orthogonaux.

Maintien de l’état de polarisation : Dans les fibres PM, l’orientation de polarisation de la lumière transmise est préservée. En plus de pouvoir minimiser des effets négatifs dus à la polarisation, tels que la dispersion du mode de polarisation (PMD), elles maintiennent l’intégrité de l’état de polarisation sur de longues distances.

Axes lents et rapides : La conception de type PANDA des fibres PM est faite à l’aide de l’insertion de pièces induisant de la contrainte (Stress Applied Parts ou SAP) qui apporte une biréfringence induite. Ceci crée deux axes d’indice de réfraction orthogonaux dans la fibre : l’axe rapide (perpendiculaire aux SAP) ou l’axe lent (parallèle aux SAP). Ces axes correspondent à deux états orthogonaux de polarisation de la lumière, préservant efficacement l’orientation de polarisation du signal transmis. Lorsque la lumière est polarisée selon ces axes, la biréfringence de la fibre cause une propagation à des vitesses différentes selon l’axe de propagation sélectionné. La lumière qui se propage le long de l’axe lent est plus lente que la lumière se propageant selon l’axe rapide.

Faible interférence de polarisation : Les fibres PM ont une faible interférence entre les axes de polarisation, ce qui signifie que les états de polarisation de la lumière se déplaçant sur un axe restent isolés de ceux se déplaçant sur l’autre.

Champs d’applications pour les fibres PM

Les fibres PM sont requises pour des applications nécessitant une lumière polarisée. Dans le domaine des télécommunications, elles sont utilisées dans certains réseaux de fibres optiques où des composants, tels que des modulateurs en niobate de lithium, peuvent être sensibles à l’état de polarisation du signal.

D’autres applications peuvent être, entre autres, en détection à base de fibre optique et dans le domaine de l’interférométrie. Ces fibres permettent une détection précise et stable de paramètres physiques, tels que la pression et la rotation. Par exemple, les fibres PM sont requises dans la conception des gyroscopes à base de fibre optique.

Également, les fibres PM sont utilisées dans la conception des lasers à fibre ultrarapides produisant des impulsions lumineuses très courtes, généralement de l’ordre du femtoseconde (10-15 secondes) ou picoseconde (10-12 secondes). Ce type de laser est utilisé dans les applications de micro-usinage, médicales et autres applications industrielles et scientifiques.

Nous trouvons aussi des fibres PM dans les conceptions de lasers à doublage de fréquence. Par exemple, de la lumière laser à 1064 nm peut être transformée par doublage de fréquence en lumière verte à 532 nm. Une source laser de ce type peut être utilisée dans le traitement des matériaux hautement réflectif à des longueurs d’onde plus régulières.

Si vous recherchez une fibre PM ou toute autre fibre optique spéciale, n’hésitez pas à nous contacter. Alors que nous célébrons 25 ans dans le domaine, vous pouvez être certains que notre équipe saura vous aider à trouver la meilleure fibre pour vos besoins.

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