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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/132483 |
| Date | 16 January 2024 |
| Creators | Janvier, Pierre-Olivier |
| Contributors | LaRochelle, Sophie |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xvi, 82 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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