L'apparition et la maîtrise des nouvelles technologies optiques pour la transmission et le brassage des signaux dans un réseau optique permettent l'introduction de la transparence dans le réseau cœur. Un réseau est dit transparent, si les signaux optiques transportés ne subissent aucune conversion optoélectronique sauf au moment de leur insertion et de leur extraction. Un réseau de transport translucide est à mi-chemin entre un réseau opaque (conversion optoélectronique systématique dans chaque nœud) et un réseau transparent. Ce type de réseau constitue un compromis entre le cas complètement transparent et le cas opaque. Il permet : · La réduction du besoin de dispositifs optoélectroniques sans poser des contraintes rédhibitoires quant à la portée géographique des connexions dans le réseau et à la continuité de la longueur d'onde qui leur est associée. Un réseau translucide assure un bon compromis entre la qualité des signaux optiques en réception et le coût total de mise en œuvre du réseau. · Le fonctionnement du réseau indépendamment de certaines caractéristiques des signaux transportés (débit associé, format de modulation,

Th. doct.--Signal et images--Paris--ENST, 1995. / Bibliogr. p. 149-159. Résumé en français.

Texte remanié de: Th. Ph. D.--Delft University of technology, 1993. Titre de soutenance : A unifed IF-detection theory for practical coherent optical system design. / Bibliogr. p. 361-379. Index.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Le multiplexage par répartition spatiale (SDM) est une solution intéressante à la demande insatiable en capacité de transfert de données des réseaux de communications par fibres optiques. Ce type de multiplexage peut se diviser en deux approches majeures qui sont l'utilisation de fibres multicœurs et l'utilisation de fibres multimodes. Nous adressons des signaux multimodes. Une composante nécessaire au fonctionnement des réseaux de communications par fibres optiques est l'amplificateur optique qui sert à combattre les pertes de transmission du signal. Dans ce mémoire, on présente le développement de fibres optiques multimodes dopées à l'erbium pour des amplificateurs optiques pompés par la gaine. Dans le premier chapitre, la théorie derrière les amplificateurs optiques à fibre dopée à l'erbium (EDFAs) est abordée afin de présenter ultérieurement un simulateur construit sur MATLAB permettant d'émuler le comportement d'un EDFA à quelques modes (FM-EDFA). Dans le second chapitre, on explore le développement de telles fibres en utilisant un algorithme d'optimisation par essaims particulaires (PSO). Le PSO est utilisé afin d'optimiser la distribution d'erbium dans le cœur de la fibre pour minimiser la différence de gain modal (DMG) tout en maximisant le gain, et ce, en nécessitant moins de puissance de calcul par rapport aux modèles traditionnels. Dans le troisième chapitre, on présente le développement de fibres à l'aide de deux nouveaux critères d'optimisation basés sur la physique d'un FM-EDFA. Ces critères permettent de rapidement optimiser un profil d'erbium pour avoir une faible DMG. Dans le quatrième chapitre, on effectue un retour vers le PSO justifié par l'intégration des critères de design du troisième chapitre. On compare l'utilisation du PSO avec les nouveaux critères et l'utilisation du PSO avec les modèles traditionnels. Dans le cinquième chapitre, on documente le travail réalisé pour fabriquer avec succès une fibre optique développée au cours de ce projet. Au total, 6 préformes ont été fabriquées. Par contrainte de temps, aucun test n'a été effectué sur ces fibres dans le cadre de ce mémoire. / Spatial division multiplexing (SDM) is an interesting solution to the ever-growing demand in terms of data transfer capacity in optical fiber networks. This type of multiplexing can be described by two strategies which are using multicore fibers or using multimode fibers; we focus on multimode signals. Optical amplifiers are a critical component to the operation of SDM networks due to their ability to offset the propagation losses of the transmitted signals. In this master's thesis, we present the development of multimode erbium-doped optical fibers for cladding-pumped optical amplifiers. In the first chapter, we present the theory and modelling of erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) as well as a simulator built in MATLAB which permits us to emulate a few-mode EDFA (FM-EDFA). In the second chapter, we showcase the design of such fibers with a particle swarm optimization algorithm (PSO). We used the PSO to optimize the erbium doping profile in the core of the fiber to minimize the differential modal gain (DMG) while maximizing the gain and; our solution is more computationally efficient than traditional simulation methods. In the third chapter, we develop fibers for FM-EDFAs using two novel physics-based optimization criteria. These criteria allow us to rapidly optimize erbium doping profiles to achieve low DMG. In the fourth chapter, we use the knowledge acquired in the previous two chapters to integrate the novel optimization criteria into the PSO, and we compare the effectiveness of the PSO utilizing the two criteria of chapter three, versus the PSO with traditional simulation methods. In the final and fifth chapter, we document our work done on the fabrication of the optical fibers developed in this project. During this project, a total of 6 preforms were fabricated, but they were not tested due to time constraints.

La croissance constante et exponentielle de la demande de trafic de données Internet conduit nos réseaux de télécommunications optiques, principalement composés de liaisons de fibre monomode, à une pénurie imminente de capacité. La limite non linéaire de la fibre monomode, prédite par la théorie de l'information, ne laisse aucune place à l'amélioration de la capacité de communication par fibre optique. Dans ce contexte, la prochaine technologie de rupture dans les transmissions optiques à haute capacité devrait être le multiplexage par répartition spatiale (SDM). La base du SDM consiste à utiliser différents canaux spatiaux d'une seule fibre optique pour transmettre des données indépendantes. Le SDM fournit ainsi une augmentation de la capacité de transport de données d'un facteur qui dépend du nombre de chemins spatiaux qui sont établis. Une façon de réaliser le SDM consiste à utiliser des fibres faiblement multimodes (FMF) spécialisées, conçues pour présenter un couplage faible entre les modes guidés. Un traitement MIMO réduit peut alors être utilisé pour annuler le couplage résiduel des modes. Dans cette thèse, nous donnons tout d'abord un aperçu des progrès récents du multiplexage par répartition de modes (MDM). Les modes à polarisation linéaire (LP), les modes de moment angulaire orbital (OAM) et les modes vectoriels représentent différentes bases de modes orthogonaux possibles dans la fibre. Nous comparons les travaux utilisant ces modes en termes de conception de fibre proposée, nombre de modes, complexité MIMO et résultats expérimentaux de transmission de données. Ensuite, nous introduisons la modélisation de la fibre optique réalisée avec les solveurs numériques de COMSOL Multiphysics, et nous discutons de quelques travaux utilisant cette modélisation de fibre. Nous proposons une nouvelle FMF, composée d'un noyau hautement elliptique et d'une tranchée adjacente ajoutée pour réduire la perte de courbure des modes d'ordre supérieur. La fibre est conçue et optimisée pour prendre en charge cinq modes spatiaux avec une dégénérescence de polarisation double, pour un total de dix canaux. La fibre proposée montre une différence d'indice effectif entre les modes spatiaux supérieure à 1 × 10-3sur la bande C. Ensuite, nous fabriquons la fibre avec un procédé standard de dépôt chimique en phase vapeur modifié (MCVD), et nous caractérisons la fibre en laboratoire. La caractérisation expérimentale a révélé que la fibre présente une propriété de maintien de polarisation. Ceci est obtenu grâce à la combinaison de la structure centrale asymétrique et de la contrainte thermique introduite lors de la fabrication. Nous mesurons la biréfringence avec une technique de réseau de Bragg inscrit dans la fibre (FBG). En incluant la contrainte thermique dans notre modélisation de fibre, un bon accord est obtenu entre la biréfringence simulée et mesurée. Nous avons réussi à effectuer la première transmission de données sur la fibre proposée, en transmettant deux signaux QPSK sur les deux polarisations de chaque mode spatial, sans utiliser de traitement MIMO. Enfin, nous présentons une amélioration d'une technique d'interférométrie hyperfréquence (MICT) précédemment proposée, afin de mesurer expérimentalement la perte en fonction du mode (MDL) des groupes de modes FMF. En conclusion, nous résumons les résultats et présentons les perspectives d'avenir de cette recherche. En résumé, de nouveaux FMF doivent être étudiés si nous voulons résoudre la pénurie imminente de capacité de nos technologies système. Les résultats de cette thèse indique que le FMF à maintien de polarisation proposée dans cette recherche représente une amélioration significative dans le domaine des systèmes de transmission MDM sans MIMO pour des liaisons de communication courtes ; c’est-à-dire distribuant des données sur une longueur inférieure à 10 km. Nous espérons que ce travail conduira au développement de nouveaux composants SD Mutilisant cette fibre, tels que de nouveaux amplificateurs à fibre, ou de nouveaux multiplexeurs/démultiplexeurs, comme par exemple des coupleurs en mode fibre fusionnée ou des dispositifs photoniques au silicium. / The constant and exponential growth of Internet data traffic demand is driving our optical telecommunication networks, mainly composed of single-mode fiber links, to an imminent capacity shortage. The nonlinear limit of the single-mode fiber, predicted by the information theory, leave no room for optical fiber communication capacity improvements. In this direction, the next disruptive technology in high-capacity communication transmissions is expected to be Space Division Multiplexing (SDM). The basic of SDM consists of using different spatial channels of a single optical fiber to transmit information data. SDM thus provides an increase in the data-carrying capacity by a factor that depends on the number of spatial paths that are established. A way to realize SDM is through the use of specialty few-mode fibers (FMFs), designed to have a weak coupling between the guided modes. A reduced MIMO processing can be used to undo the residual mode coupling. In this thesis, we firstly give an overview of the recent progress in mode division multiplexing (MDM). Linearly polarized (LP) modes, orbital angular momentum (OAM) modes and vector modes represent the possible orthogonal modes guided into the fiber. We compare works, making use of those modes, in terms of proposed fiber design, number of modes, MIMO complexity and data transmission experiments. After that, we introduce the optical fiber modelling performed with the numerical solvers of COMSOL Multiphysics, and we discuss some works making use of this fiber modelling. Next, we propose a novel FMF, composed of a highly elliptical core and a surrounding trench added to reduce the bending loss of the higher order modes. The fiber is designed and optimized to support five spatial modes with twofold polarization degeneracy, for a total of ten channels. The proposed fiber shows an effective index difference between the spatial modes higher than 1×10-3 over the C-band. Afterwards, we fabricate the fiber with standard modified chemical vapor deposition (MCVD) process, and we characterize the fiber in the laboratory. The experimental characterization revealed the polarization maintaining properties of the fiber. This is obtained with the combination of the asymmetric core structure and the thermal stress introduced during the fabrication. We measure the birefringence with a fiber Bragg grating (FBG) technique, and we included the thermal stress in our fiber modelling. A good agreement was found between the simulated and measured birefringence. We successfully demonstrate the first data transmission over the proposed fiber, by transmitting two QPSK signals over the two polarizations of each spatial mode, without the use of any MIMO processing. Lastly, we present an improvement of a previously proposed microwave interferometric technique (MICT), in order to experimentally measure the mode dependent loss (MDL) of FMF mode groups. Finally, we present the conclusions and the future perspectives of this research. To conclude, novel FMFs need to be investigated if we want to solve the imminent capacity shortage of our system technologies. We truly believe that the polarization-maintaining FMF proposed in this research represents a significant improvement to the field of MIMO-free MDM transmission systems for short communication links, distributing data over length less than 10 km. We hope that this work will drive the development of new SDM components making use of this fiber, such as new fiber amplifiers, or new mux/demux, as for example fused fiber mode couplers or silicon photonic devices.

Les investigations des effets non-linéaires (NL) qui apparaissent dans les cristaux ferroélectriques deviennent de plus en plus approfondies, et au temps présent, les cristaux optiques NL deviennent de plus en plus utilisés pour le développement de nouvelles sources de radiations cohérente visibles, conversion de fréquences, ainsi que la détection et diverses transformations de signaux et d images. Un cristal très représentatif de cette classe de matériaux est le niobate de lithium, LiNbO3 (LN), qui depuis son apparition n a cessé de surprendre en révélant de plus en plus ses propriétés. Dans ce travail nous montrons comment la microsonde Raman peut être utilisée pour la caractérisation des microstructures de domaines ferroélectriques dans du niobate de lithium périodiquement polarisé (PPLN). L intensité Raman de modes transverses et longitudinaux de phonons optiques a été enregistrée au travers des stries des domaines ferroélectriques à la surface et en volume d échantillons en z-cut , congruents ou dopés, dont l origine provient de différentes techniques de fabrications. Le changement des intensités intégrées à travers ces structures de domaines a été attribué à une influence des contraintes mécaniques et partiellement du champ de dépolarisation écranté. Nous montrons ainsi l importance de la spectroscopie Raman et la place réelle qu elle occupe comme technique de caractérisation. Ceci ouvre la voie à de nombreuses applications dans ce champ d études. / The investigations of the nonlinear (NL) effects that appear in ferroelectric crystals are becoming more and deeper. At the present time, the NL optical crystals are more and more used for the development of new coherent sources of visible radiations, frequency conversion, beside the detection and several signals and images transformations. A very representative crystal of this material class is lithium niobate, LiNbO3 (LN), that since its appearance never stop to surprise with revealing more and more its properties. In this work, we show how Raman microprobe can be used for the characterisation of the ferroelectric domain microstructures in periodically poled lithium niobate (PPLN). The Raman intensity of transverse and longitudinal modes of optical phonons was recorded across the stripe ferroelectric domains at the surface of a z-cut congruent PPLN sample. The change of integrated intensity was attributed to the influence of mechanical stresses and partially screened depolarization fields. So, we show the importance of Raman spectroscopy and the real place that it takes as a characterisation technique. This open the way for numerous applications in this field of studies.

Thèse de doctorat : Laser, molécules et rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2001. / N° d'ordre (Lille) : 2958. Résumé en français. Textes en anglais et en français. Notes bibliogr.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'Electronique Intégrée : Villeurbanne, INSA : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. à la fin de chaque chapitre.

Thèse de doctorat : Physique : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 10 p.

Thèses (M.Sc.A.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2000. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.