Le but du cours est de donner d'abord les concepts de base permettant la compréhension des éléments essentiels de la propagation dans les guides et les fibres optiques. Les propriétés principales des fibres à faible nombre de modes sont détaillées dans l'approximation du guidage faible. Les notions de dispersion et d’atténuation, essentielles dans les systèmes de télécommunication à haut débit sont introduites.
On introduit enfin que les notions de couplage entre modes, de façon à décrire ensuite les composants passifs ou actifs tels que coupleurs, multiplexeurs ou interféromètres.

Optique guidée planaire
Le guide plan diélectrique à saut d’indice à une dimension
Notion de mode transverse, condition de guidage, constante de propagation longitudinale, fréquence de coupure ; Résolution graphique. Résolution des équations de Maxwell. Equation de dispersion. Modes TE, TM, pairs et impairs, notations des modes, amplitude du champ. Confinement du mode , indice effectif. Vitesse de groupe, temps de transit, déplacement de Goos-Hänchen.

Guide à profil d’indice quadratique

Fibres optiques dans l’approximation du guidage faible
Le champ électromagnétique dans les fibres optiques monomodes .Notion de guidage faible.
Approximation scalaire de l'équation de propagation, description et classification des modes, fréquence de coupure, dégénérescence des modes. Les modes LP, indice effectif, facteur de confinement ; pproximation gaussienne du mode LP01 et application aux pertes de couplage entre fibres.Dispersion du mode LP01 (dispersion intramodale), effet de la dispersion chromatique du matériau et des paramètres de la fibre
Pertes et atténuation

Couplage de modes
Origines du couplage entre modes de propagation. Equations de propagations couplées, constante de couplage, condition d ‘accord de phase. Couplage entre les modes de deux guides monomodes voisins. Applications : coupleurs 3dB, multiplexeurs, interféromètres. Couplage entre deux modes d’une même fibre : couplage par un réseau de surface ou d’indice. Couplage co-directionnel ou contra-directionnel.
Application au couplage entre un mode guidé et un mode rayonnant, application aux diodes laser DBR et DFB. Réseaux de Bragg de petit pas : application aux filtres de Bragg.

Niveau requis : Physique : Equations de Maxwell dans les milieux diélectriques Conditions de continuité aux interfaces Equation de propagation Mathématiques : calcul vectoriel equations différentielles linéaires du second ordre, systèmes de 2 équations différentielles linéaires couplées du premier ordre

Modalités d'évaluation : Examen écrit de deux heures

Dernière mise à jour : Tuesday 11 September 2012