Le faible encombrement, la stabilité, et la qualité spatiale du faisceau qu’ils délivrent expliquent le succès des systèmes laser fibrés. Dans le cadre des installations laser de puissance, ceux-ci sont utilisés pour générer et amplifier les impulsions mais restent limités à des énergies de l’ordre du nanojoule pour des impulsions nanosecondes. L’objectif de cette thèse est d’atteindre la gamme du millijoule par impulsion avec un niveau de performances compatible de l’injection de telles installations. Ainsi, les problématiques d’amplification et de transport fibré ont été traitées. Dans le premier cas, un système MOPA entièrement fibré basé sur une fibre effilée a permis de délivrer des impulsions de 10 ns et 500 µJ avec des caractéristiques temporelles, spectrales et spatiales en accord avec le cahier des charges. Pour la problématique de transport, et afin de minimiser les effets non linéaires, l’utilisation de fibres à cœur creux a été privilégiée. Une telle fibre, de 21 µm de diamètre de mode, a ainsi permis de transporter des impulsions de plus de 30 kW crête en minimisant les distorsions temporelles et spectrales. Enfin, en complément de ces deux problématiques, nous avons également identifié des briques technologiques permettant d’envisager une modification en profondeur de l’architecture des sources fibrées actuelles des grandes installations laser. L’utilisation d’une diode laser à dérive de fréquence a ainsi permis d’atteindre une énergie de 1,25 mJ pour des impulsions de 10 ns. La mise en forme spatiale fibrée du faisceau a également pu être réalisée pour des impulsions de l’ordre de 100 µJ grâce à une fibre optique microstructurée spécialement réalisée. / Compactness, stability and beam quality are some benefits of fiber lasers. In large scale laser facilities, those systems are already used to generate and amplify pulses but are limited to the nanojoule range. The goal of this thesis consists in building a millijoule range system satisfying large scale laser facility requirements. Amplification and beam delivery systems have been considered. In the first case, an all-fiber MOPA has been realized. Using a 32 µm mode field diameter tapered fiber, we amplified 10 ns pulses up to 500 µJ with excellent temporal, spectral and spatial properties. In a second step, we consider the fiber beam delivery of those pulses over 15 m. In order to minimize nonlinear effects, hollow-core fibers have been used. This way, thanks to a 21 µm mode field diameter fiber, 30 kW peak power nanosecond pulses have been delivered over 15 m with negligible temporal and spectral distortions. In addition of amplification and beam delivery, we also considered technological building blocks which could be used to modified actual fiber seeder architecture. Chirped laser diode has been used to generate pulses and allowed us to finally obtained 1,25 mJ with our MOPA system. Fiber spatial beam shaping has also been performed in the 100 µJ range thanks to a microstructured, single-mode, polarization maintaining fiber which delivers a coherent top-hat beam. Finally, this work confirms the great potential of fiber systems for high energy amplification and beam delivery for the next generation of large scale laser facilities seeder.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και παρουσίαση μοντέλων οπτικών δικτύων. Έχοντας μελετήσει αρχικά τις ανάγκες που επιβάλλει η ζήτηση όλο και περισσότερου bandwidth, μέσα από παραδείγματα της καθημερινότητας των χρηστών καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η τεχνολογία που μπορεί να ανταποκριθεί σε αυτές τις ανάγκες είναι αυτή των fttx. Στην συνέχεια αναφέρονται βασικές αρχές λειτουργίας και χειρισμού των οπτικών ινών. Μετέπειτα αναλύονται εκτενέστερα περιπτώσεις με διαφορετικές τοπολογίες, πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές των δικτύων των οπτικών ινών, σχολιάζοντας παράλληλα, την ευχρηστία και οικονομικότητα εφαρμογής σε κάθε περίπτωση. Παρακάτω παρουσιάζεται συνοπτικά το περιεχόμενο του κάθε κεφαλαίου: Στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή για το σκοπό της εργασίας μέσω μιας ιστορικής αναδρομής όσον αφορά την ανάπτυξη τεχνολογιών διαδικτύου και το πώς η λύση στην ανάγκη γρηγορότερων ταχυτήτων είναι τα οπτικά δίκτυα. Το 2ο Κεφάλαιο ασχολείται κυρίως με την ανάγκη για ευρυζωνικότητα. Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα της, όπως επίσης και διάφορες τεχνολογίες της. Ακόμα παρουσιάζονται βέλτιστες στρατηγικές για την εξάπλωση της ευρυζωνικότητας και παραδείγματα χωρών που ακολούθησαν αυτές τις στρατηγικές. Το 3ο Κεφάλαιο έχει σκοπό την περιγραφή βασικών εννοιών για τις τεχνολογίες οπτικών ινών όπως για παράδειγμα, η δομή τους, ο τρόπος μετάδοσης σήματος, παράγοντες περιορισμού ζεύξεως ισολογισμός ισχύος και τεχνικές πολυπλεξίας. Στο 4ο Κεφάλαιο μελετάμε τις περιπτώσεις των διάφορων τεχνολογιών fttx, εμβαθύνοντας περισσότερο στην FTTH. Συγκεκριμένα αναλύονται εκτενώς η Home Run, AON και PON αρχιτεκτονικές και ο συνδυασμός κάποιες φόρες των 2. Ακόμα αναφέρεται μια σύντομη ανάλυση κόστους δικτύων FTTH. Το 5ο Κεφάλαιο παρουσιάζει επενδυτικές στρατηγικές εξάπλωσης των FTTH μέσα από παραδείγματα ευρωπαϊκών πόλεων. Έπειτα παραθέτονται στατιστικά διείσδυσης των δικτύων οπτικών ινών, στην Ευρώπη και ουσιαστικά επιβαιβεώνει την χρησιμότητα και αναγκαιότητά τους. Στο 6ο Κεφάλαιο γίνεται μια γενική αναφορά στα οικονομετρικά μοντέλα και στα μοντέλα διάχυσης. Στο 7ο Κεφάλαιο γίνεται εφαρμογή μοντέλου διάχυσης για τον υπολογισμό της ετήσιας αλλαγής αριθμού συνδρομητών στις Ηνωμένες Πολιτείες / The purpose of this project is the study and presentation of optical networks. Having studied initially the requirements imposed by the demand of more and more bandwidth, through examples of everyday life we come to a conclusion that the technology that can meet these needs is that of fttx. Then we refer to principles of operation and control of optical fibers. Subsequent we analyze further cases with different topologies, protocols and architectures. There is a presentation of investment strategies spread of FTTH through European cities examples and statistical penetration of fiber optic networks in Europe, which virtually confirms their usefulness and necessity. Finally a diffusion model is used for the calculation of annual change number of subscribers in the United States, having first made a general reference to econometric and diffusion models.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία προσομοιώνεται η διασπορά τρόπων πόλωσης σε συστήματα οπτικών επικοινωνιών. Ο στόχος μας είναι να προσεγγίσουμε τη θεωρητική συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας που ακολουθεί η διασπορά τρόπων πόλωσης, η οποία αποδεικνύεται ότι είναι η μαξγουελιανή. / In this thesis we discuss the problem of simulation of the polarization dispersion mode in lightwave systems. Our purpose is to approach the theoretical probability density function of the polarization dispersion mode, which is proved to be maxwellian.

Στην συγκεκριμένη εργασία παρουσιάζεται ένα μοντέλο προσομοίωσης των Πολυμερών Οπτικών Ινών και συγκεκριμένα των GI-POF ικανό να υπολογίζει την κρουστική απόκριση και τη διασπορά των συγκεκριμένων ινών. Επίσης ακολουθούν προσομοιώσεις 2 απλών συστημάτων μετάδοσης μέσω POF με λέιζερ και φωτοδιόδους χιονοστοιβάδας και ένα πλήρες προσομοιωμένο σύστημα μετάδοσης 2 καναλιών με πολυπλεξία μήκους κύματος μέσω των POF. Σχολιάζονται τα αποτελέσματα και η δυνατότητα χρήσης των ινών στη δομή του δίκτυου Μετάδοσης Κινητής Τηλεφωνίας. Επίσης αναλύονται όλα τα πιθανά πρωτόκολλα για τοπικά οπτικά δίκτυα και όλες οι πληροφορίες για τις POF, τους κατάλληλους πομπούς και δέκτες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μελλοντικές εφαρμογές. / In the specific project it is presented a simulation model of Polymer Optical Fibers and especially of GI-POF capable of calculating the impulse response and the dispersion of the specific fibers. Also next, simulations were realised of 2 simple transmission systems via POF with laser and avalange photodiodes, and a complete simulated transmission system with 2 channels with Wavelegth Division Multiplexing via POF. Results are being discussed as also the possibility of POF use in structure of Transmission Network of Cellular Telephony. In addition, all available protocols for local optical networks are described and all necessary information about POF, suitable transmitters and receivers that can be used in future applications.

Diffraktive Mikrospiegelarrays sind eine seit Jahren etablierte innovative Lösung zur ortsaufgelösten Beleuchtungsmodulation im UV-Spektralbereich. Sie werden hauptsächlich als Schlüsselbauelement in mikrolithografischen Industrieanlagen eingesetzt. Gegenwärtige Untersuchungen befassen sich mit der Erweiterung der Technologie hin zu multispektralen Anwendungen, beispielsweise in der Mikroskopie zur strukturierten Objektausleuchtung. Aufgrund des diffraktiven Arbeitsprinzips mit Phasenmodulationen im Nanometerbereich sowie der Vielzahl von Einzelspiegeln mit individuellem Auslenkverhalten stellt die präzise Ansteuerung der Bauelemente eine wesentliche Herausforderung dar. In diesem Kontext steht die Entwicklung und Validierung eines Verfahrens im Fokus dieser Arbeit, das die Gesamtheit von mehreren Tausend oder auch Millionen Mikrospiegeln abhängig von gewünschtem Beleuchtungsmuster und -wellenlänge auf korrekte Kippwinkel einstellen kann. Der gewählte Ansatz liegt in einem Mess- und Korrekturverfahren aller Einzelspiegelverkippungen. Die als Kalibrierung bezeichnete Methode nutzt ein Weißlichtinterferometer zur profilometrischen Charakterisierung der elektro-mechanischen Übertragungsfunktionen der Aktuatoren, wodurch erstmalig auf diesem Themengebiet der multispektrale Bauelementeinsatz gewährleistet werden kann. Zentrales Ergebnis der Kalibrierroutine ist eine Reduzierung der Streuung der Spiegelverkippungen um einen Faktor größer fünf. Direkte Folge sind erheblich verbesserte optische Projektionsmuster, aufgenommen an einem parallel entwickelten optischen Lasermessplatz mit spektral verschiedenen Quellen. Nachgewiesen wurden im Vergleich zum unkalibrierten Ausgangszustand Kontrastverdoppelungen, Homogenitätssteigerungen und die Sicherstellung der Abbildung von mindestens 64 Graustufen. Die Ergebnisse dokumentieren einerseits die Leistungsfähigkeit von diffraktiven Mikrospiegelarrays in multispektralen Umgebungen mit sehr guten Abbildungseigenschaften. Gleichzeitig konnte die wesentliche Grundlage für einen deutlich erweiterten Einsatz optischer Mikrosysteme im stark wachsenden Anwendungsbereich der diffraktiven Optik bzw. der Ultrapräzisionsoptik geschaffen werden.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας οπτικών ινών κατά την τελευταία δεκαετία, η υποδομή των τηλεπικοινωνιών έχει παρουσιάσει μία τρομερή ανάπτυξη στη χωρητικότητα εύρους ζώνης των δικτύων κορμού. Η ανάπτυξη αυτή ξεκίνησε με τα δίκτυα ευρείας περιοχής (WANs) που παρέχουν συνδεσιμότητα μεταξύ πόλεων μέσω των δικτύων μητροπολιτικής περιοχής (MANs), τα οποία συνδέουν τα τηλεπικοινωνιακά κέντρα των παρόχων υπηρεσιών. Ωστόσο, τα δίκτυα πρόσβασης, που εξυπηρετούν πολυάριθμους οικιακούς χρήστες, μικρές επιχειρήσεις και οργανισμούς, δεν έχουν αναπτυχθεί ανάλογα. Παρόλο που η πρόσφατη ανάπτυξη των πρωτοποριακών τεχνολογιών xDSL και CaTV έχει αναβαθμίσει σημαντικά το τμήμα αυτό, οι τεχνολογίες αυτές είναι ακόμη ανεπαρκείς για να καλύψουν την ολοένα και αυξανόμενη ζήτηση εύρους ζώνης των χρηστών. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, οι τεχνολογίες της οπτικής ίνας μέχρι το σπίτι/το πεζοδρόμιο/το κτίριο (Fiber To The Home/Curb/Building – FTTH/FTTC/FTTB) έχουν θεωρηθεί από καιρό ως μια προτιμώμενη λύση και τα παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs) θεωρούνται ευρέως ως μία πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για την εφαρμογή διάφορων λύσεων FTTx. Η παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά εισάγει το πρόβλημα σχετικά με την ανάγκη εφαρμογής οπτικών δικτύων πρόσβασης. Στη συνέχεια, εξετάζει πιθανές λύσεις στο πρόβλημα αυτό και αναδεικνύει τα παθητικά οπτικά δίκτυα (PONs) ως την καλύτερη επιλογή. Επιπλέον, γίνεται αναφορά στις διάφορες τεχνολογίες πολλαπλής πρόσβασης στα PONs (TDMA, OCDMA και WDMA). Η εφαρμογή της TDMA τεχνολογίας στα PONs αποδεικνύεται η πιο οικονομικά αποδοτική. Για τη χρήση της TDMA τεχνολογίας στα PONs αναπτύχθηκαν τα πρότυπα ATM PON (BPON), Ethernet PON (EPON) και Gigabit PON (GPON). Μετά από σχετική σύγκριση των προτύπων αυτών, το EPON θεωρείται η καλύτερη επιλογή για την εφαρμογή της TDMA τεχνολογίας στα PONs. Αυτή η διπλωματική εργασία στη συνέχεια εισάγει τις θεμελιώδεις έννοιες σχετικά με τα EPONs, εξετάζει τα κύρια ζητήματα που σχετίζονται με τη διάθεση εύρους ζώνης του ανοδικού καναλιού (από τον τελικό χρήστη προς το τηλεπικοινωνιακό κέντρο) στα συστήματα EPONs και παρουσιάζει μία επισκόπηση των πιο πρόσφατων αλγορίθμων δυναμικής διάθεσης εύρους ζώνης (Dynamic Bandwidth Allocation – DBA) για ανοδικές μεταδόσεις στα EPONs. Τέλος, γίνεται περιγραφή και υλοποίηση ενός εκ των πρώτων DBA αλγορίθμων που προτάθηκαν για τη διάθεση του ανοδικού εύρους ζώνης στα EPONs, του αλγορίθμου IPACT (Interleave Polling with Adaptive Cycle Time – IPACT). Κατά την περιγραφή, η limited service του αλγορίθμου IPACT προκύπτει ως η καλύτερη, με βάση διάφορα κριτήρια, μεταξύ των διάφορων υπηρεσιών αυτού του DBA αλγορίθμου και αποτελεί σημείο αναφοράς για μεταγενέστερες δημοσιευμένες εργασίες που υπάρχουν στη βιβλιογραφία. Η υλοποίηση περιλαμβάνει προσομοίωση της limited service του αλγορίθμου IPACT με χρήση της γλώσσας προσομοίωσης SIMSCRIPT II.5 και εξαγωγή αναλυτικών αποτελεσμάτων από εξισώσεις που μοντελοποιούν τη συμπεριφορά του αλγορίθμου, με χρήση της γλώσσας προγραμματισμού C. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης και της προσομοίωσης συγκρίνονται και προκύπτουν τα κατάλληλα συμπεράσματα. / With the development of fiber-optic technology over the last decade, the telecommunications infrastructure has shown a tremendous growth in the bandwidth capacity of backbone networks. This development began with the wide area networks (WANs) that provide connectivity between cities through the metropolitan area networks (MANs), which connect service providers’ central offices. However, access networks that serve numerous residential users, small businesses and organizations have not been developed accordingly. Although the recent development of innovative xDSL and CaTV technologies has significantly upgraded this segment, these technologies are still inadequate to meet the ever-increasing bandwidth demand of users. To address this problem, fiber to the home / curb / building (FTTH / FTTC / FTTB) technologies have long been regarded as a preferred solution, and passive optical networks (PONs) are widely regarded as a promising technology for implementing various FTTx solutions. This thesis first introduces the problem concerning the need for optical access networks. Then, examines possible solutions to this problem and highlights the passive optical networks (PONs) as the best option. Furthermore, a reference is made to the various multiple access technologies in PONs (TDMA, OCDMA and WDMA). The implementation of the TDMA technology in PONs proved the most cost-effective. The ATM PON (BPON), Ethernet PON (EPON) and Gigabit PON (GPON) standards have been developed for the use of the TDMA technology in PONs. Upon comparison of these standards, the EPON is considered the best option for the implementation of the TDMA technology in PONs. This thesis then introduces the fundamental concepts on EPONs, examines the major issues related to bandwidth allocation of the upstream channel (from the end user to the central office) in EPONs systems and presents a survey of the most recent dynamic bandwidth allocation (DBA) algorithms for upstream transmissions in EPONs. Finally, a description and an implementation are made of one of the first DBA algorithms proposed for upstream bandwidth allocation in EPONs, the IPACT (Interleave Polling with Adaptive Cycle Time - IPACT) algorithm. In the description, the limited service of the IPACT algorithm emerges as the best among the different services of this DBA algorithm according to various criteria and is a benchmark for subsequent published papers in the literature. The implementation includes the simulation of the limited service of the IPACT algorithm, using the SIMSCRIPT II.5 simulation language and extraction of analytical results from equations modeling the behavior of the algorithm, using the C programming language. The analysis and simulation results are compared and the appropriate conclusions arise.

Le travail de cette thèse a porté sur l'étude de la propagation d'ondes dans une fibre optique à biréfringence forte. Nous avons procédé à une caractérisation générale de l'instabilité modulationelle en fonction des biréfringences linéaire et non linéaire, en dispersion anormale et surtout en dispersion normale. L'étude a été consacrée à une fibre optique non linéaire en régime "pulsé", où l'excitation n'est pas étendue mais plutôt localisée. Dans ce cas, l'analyse de stabilité linéaire standard ne parvient pas à décrire l'évolution linéaire de cette perturbation. Ainsi, nous avons eu recours à un problème à valeur initiale menant aux deux régimes convectif et absolu. Nons avons ensuite mis en évidence, pour la première fois, une transition du régime absolu vers le régime convectif, en caractérisant chacun des deux régimes en fonction des biréfringences. Les résultats numériques sont en excellent accord avec nos prédictions analytiques. Nous avons évalué l'impact de la brisure de symétrie sur la génération des supercontinuums. Ces derniers jouent un rôle primordial dans la formation des ondes scélérates. Nous avons opté pour une analyse statistique basée sur la fonction de densité de probabilité des pics les plus intenses. Nous avons analysé l'impact du "walk off" et de la dispersion d'ordre trois sur l'émergence de ces ondes. Nos simulations numériques montrent que les ondes scélérates peuvent être contrôlées par la biréfringence linéaire et elles sont encore plus prononcées en présence de la dispersion d'ordre trois. Finalement, une optimisation de la génération des ondes scélérates nous a permis de trouver une onde géante, reproduite par le soliton de Peregrine. / The work of this thesis has focused on the study of wave propagation in a high birefringent fiber. We have carried out a general characterization of the modulational instability as a function of the linear and nonlinear birefringences, in abnormal dispersion and especially in normal dispersion. The study was devoted to a non-linear optical fiber in a "pulsed" regime, where the excitation is not extended but rather localized in time. In this case, standard linear stability analysis fails to describe the linear evolution of this type of perturbations. Thus, we reformulate the problem as an initial value problem leading to convective and absolute instabilities. Then, we evidenced, for the first time, a transition from the absolute to the convective regime and we characterized each of them by linear and nonlinear birefringences. Numerical results are in excellent agreement with our analytical predictions. We evaluated the impact of the symmetry breaking on the generation of supercontinuums that play a crucial role in the formation of rogue waves. We performed a statistical analysis based on the probability density function of the most intense peaks. We analyzed the impact of the "walk off" and the third order dispersion on the emergence of these waves in abnormal and normal dispersion. The results of the numerical integration of the governing equations show that the rogue waves can be controlled by linear birefringence and are even more pronounced in presence of the third order dispersion. Finally, an optimization of the generation of extreme waves has allowed us to find a giant wave, reproduced by Pergerine soliton.

Les milieux Kerr soumis à des faisceaux optiques contrapropageants provenant, soit d'une cavité Pérot-Fabry plan-plan ou d'une boucle de rétro-action, ont été très étudiés pour la génération de structures transverses. De nombreux développements théoriques dans la configuration de la cavité ont prédit l'existence de structures localisées (solitons). Cependant aucune mise en évidence expérimentale de ces structures n'a été réalisée à ce jour. Dans la configuration de la boucle de rétro-action optique, les régimes fortement non linéaires présentent des structures rares et intenses, très localisées aussi bien spatialement que temporellement. C'est dans ce cadre que nous nous intéressons expérimentalement à la structuration localisée de la lumière dans ces deux systèmes. La première partie de cette thèse est consacrée à la mise en évidence expérimentale de solitons spatiaux dans une cavité Pérot-Fabry plan-plan Kerr à diffraction positive. Ensuite, nous étudions cette cavité quand elle est soumise à de la diffraction négative. Des parois de domaines propagatives sont alors observées. Celles-ci sont bloquées par le forçage spatial lié à l'inhomogénéité du profil de pompage optique gaussien qui donne lieu à une localisation de la lumière. Nous étudions succinctement le cas limite d'une cavité sans diffraction dans laquelle les parois de domaines survivent. Pour finir nous effectuons une étude du régime très fortement non linéaire dans le dispositif de rétro-action optique grâce à une approche statistique. Nous observons l'apparition de structures localisées scélérates associées à l'émission d'un supercontinuum spectral spatial. / Kerr media subject to counterpropagating optical beams in a plan-plan Pérot-Fabry cavity or optical feedback have been deeply studied for tranverse pattern generation. Many theoretical developments in the cavity configuration predict the existence of localized structures (solitons). However, no experimental evidence of these structures have been giben up to now. In the feedback configuration, the highly nonlinear regimes present rare and intense localized structures in space and in time. In This this framework, we are interested in studying experimentaly the localization of light in the both previous systems. The first part of this thesis is devoted to the experimental evidence of spatial solitons in a Pérot-Fabry Kerr plan-plan cavity with positive diffraction. Then we study this cavity submitted to negative diffraction. Propagative domain walls are observed. They are pinned by the spatial forcing coming from the inhomogeneous gaussian optical pumping profile that induces light localization. We study briefly the case of cavity without diffraction in which domain walls persist. We findly perform a study of highly nonlinear regimes in the optical feedback device using a statistical approach. We observe the emergence of rogue localized structures associated with the emission of a spatial spectral supercontinuum.

Les premières fibres optiques, développées dans les années 70, étaient multimodes. Le profil d’indice de type « saut d’indice » originel a rapidement cédé la place aux profils « à gradient d’indice », présentant une bande passante plus large. Malgré une bande passante plus faible, dû à la dispersion modale, les fibres multimodes (MMFs) ont su rester compétitives face aux fibres monomodes sur des applications utilisant des sources à grande ouverture numérique : grâce à leurs large cœur et grande ouverture numérique, elles sont plus tolérantes au désalignement source-fibre et fibre-fibre. Cette thèse entre dans le cadre du développement des MMFs pour les télécommunications, dans les réseaux locaux et les centres de données. Les sources optiques à base de diode laser à cavité verticale émettant par la surface disponibles depuis le début des années 2000 ont fait entrer les MMFs dans l’ère du multi-gigabit par seconde. Cette technologie a abouti à la standardisation des fibres OM3 en 2002 suivies des fibres OM4 (à la bande-passante modale plus de 2 fois plus large) en 2009, dont la bande passante modale est maximisée à 850nm. Ce travail présente les développements des fibres multimodes OM3 et OM4 de ces dix dernières années. Il se décompose en trois axes : i) l’optimisation de profil d’indice pour augmenter la bande passante modale des MMFs (développement des fibres OM4), ii) la minimisation des pertes par courbures des fibres OM3 et OM4 (développement de fibres OM4 résistantes à la courbure),iii) l’étude de la compensation de la dispersion chromatique dans les MMFs utilisées avec des VCSEL multimodes transverses, qui ouvre la voie à de nouvelles possibilités d’optimisation. / Multi-Mode Fibers (MMFs) were the first optical fibers to be developed in the early days of optical communications, before the advent of Single-Mode Fibers (SMFs). Graded-Index MMFs (GI-MMFs) were rapidly introduced to reduce the modal dispersion, and thus enlarge the modal bandwidth, that limited the capacity of original Step-Index fibers (SI-MMFs), paving the way to short-range high-speed optical transmissions. Their typical large core and high numerical aperture provide significant advantages over SMFs in applications that require efficient light coupling with large sources and relaxed fiber alignment tolerances. MMFs are used in many fields such as industry, defense, transport, telecommunications and medical. This work focuses on the application for which MMFs are the most widely used nowadays, that is data communications. MMFs have constantly evolved and improved to keep up to pace. The advent of low-cost and low-power-consuming directly current-modulated VCSELs that can reliably support 10Gbps (and more) data rates at ~850nm has motivated the development and the standardization of laser-launch optimized 50µm-diameter GI-MMFs: the OM3 fibers (2002) and the OM4 fibers (2009). We present here the OM3 and OM4 fiber development for the last decade we divided into three main topics:i) the optimization of the refractive index profile to maximize the modal bandwidth (development of the OM4 fiber),ii) the minimization of the macrobending losses (development of so-called bend-insensitive OM4 fibers),iii) the chromatic dispersion compensation to ultimately enlarge the total bandwidth of MMFs, accounting for modal and chromatic dispersions and their interaction.

Ces travaux portent sur la réalisation de fibres optiques à très grandes aires effectives pour applications aux lasers intenses. Les applications possibles de ces fibres sont le transport ou la génération de puissants faisceaux lasers. En se basant sur la famille de fibre optique appelée : "fibre de Bragg pixélisée", nous avons introduit le concept de double conditions demi-onde appliquée au mode d’ordre supérieur afin d’augmenter les pertes des modes LP11, LP21, LP02. Le principe d’hétérostructuration quant à lui a permis d’accentuer les pertes des modes d’ordre supérieur grâce à un effet de fuite. Ainsi donc, nous avons réalisé une fibre ayant un diamètre de cœur de 48 µm qui a permis l’obtention d’un diamètre de mode de 40 µm à la longueur d’onde 1050 nm. Dans un second temps, une géométrie de gaine plus simplifiée est proposée. Cette nouvelle géométrie de gaine nous a permis d’accéder à des diamètres de modes allant de 47 µm à 69 µm dans le cas de fibre à bande interdite photonique toutes solides. Ce dernier résultat constitue un diamètre de mode record dans le cas des fibres de Bragg toutes solides. / This work concern the design and the realization of large mode area fiber applied to high power laser. The goal of these fibers are the carrying and the generation of powerful beam laser. Based on special laser family called : "Pixaleted Bragg Fiber" we introduced the innovative concept of double half wave stack conditions applied to the higher order mode to increase the losses of LP11, LP21, LP02 modes. The principle of heterostructuration has been applied in order to increase losses of high order modes using the sieve effect. We succeeded in realizing a fiber with a core diameter of 48 µm, allowing mode field diameter of 40 µm at the wavelength 1050 nm. In the second time, cladding’s geometry has been simplified. This new generation of fiber gives us access to mode field diameter from 47 µm to 69 µm in the case of all solid bandgap fiber. This last result is up to now the highest mode field diameter produced for all solid bandgap fibers.