Laser à fibre dopée : aspects technologiques 49 b) Montages d’écriture

On retrouve principalement deux types de montage d’écriture de réseaux de Bragg permettant d’induire de façon permanente la modulation d’indice, le montage à masque de phase[21] _{et les}

montages interférométriques[22]_{. Les montages à masque de phase se sont imposés dans l’industrie du}

fait de leur simplicité de réalisation et de réglage, du bas coût de production et des bonnes qualités des réseaux qu’ils permettent d’obtenir. Cependant, les montages interférométriques ont un avantage certain dans le domaine de la recherche et du développement car ils permettent d’obtenir une grande plage de longueurs d’onde de Bragg.

Figure 2.8: Montage à masque de phase[20] _:

(A) Principe du montage, (B) Masque de phase.

Les montages à masque de phase reposent sur l’utilisation d’un élément diffractif, le masque de phase (Fig.2.8(B)). Ce masque consiste en une lame de silice sur laquelle est gravé un réseau de diffraction. La conception particulière de ce masque de phase permet d’obtenir le maximum d’énergie dans les ordres de diffraction +1 et –1, et de minimiser la puissance dans l’ordre zéro. La méthode d’écriture par masque de phase peut être vue comme une photocopie du réseau original inscrit dans le masque de phase à l’intérieur d’une fibre optique. Le masque sépare le faisceau UV incident en deux faisceaux diffractés qui, lorsqu’ils se recoupent, forment une figure d’interférence où la fibre est positionnée pour réaliser l’écriture du réseau de Bragg (figure 2.8(A)). Les franges lumineuses de la figure d’interférence engendrent une augmentation locale de l’indice effectif de la fibre. Puisque l’angle entre les ordres +1 et –1 est déterminé par le pas du masque de phase, il est possible de relier la

II.2

Laser à fibre dopée : aspects technologiques 50

période de la figure d’interférence au pas du masque de phase. La période de la figure d’interférence correspond au pas du réseau inscrit dans la fibre optique avec :

masque B Ω = 2 Λ

où Ωmasque est le pas du masque de phase. De plus, puisque la phase de la figure d’interférence dépend

uniquement de la phase du masque, il est possible de déplacer le faisceau UV devant le masque de phase afin d’écrire des réseaux plus longs que la dimension du faisceau. Ce principe est couramment utilisé dans l’industrie pour écrire des réseaux de plusieurs centimètres[21]_{. Le montage de base peut se}

compliquer pour réaliser l’apodisation des réseaux. Il s’agit alors de faire vibrer le masque afin de réduire la visibilité de l’interférence (équation 2.4) lors du balayage.

Il existe plusieurs type de montages interférométriques pour la réalisation de réseaux de Bragg. Nous présentons, à la figure 2.9(A), un montage basé sur l’interféromètre de Sagnac[22] _{que nous avons}

utilisé lors des réalisations expérimentales. Dans ce montage, le masque de phase n’est pas utilisé pour créer la figure d’interférence, mais uniquement comme un élément optique permettant de séparer la lumière incidente en deux faisceaux. Contrairement au montage à masque de phase, l’ordre zéro n’est pas un problème, car il n’est jamais couplé par le dispositif d’écriture. En effet, seuls les ordres +1 et –1 sont utilisés pour l’écriture du réseau. Ces deux faisceaux diffractés se propagent alors en direction des deux miroirs formant l’interféromètre. Après réflexion sur les miroirs, les deux faisceaux se recombinent sur la fibre optique pour former une figure d’interférence qui sera à l’origine de l’inscription du réseau. L’angle θ est fixé par le pas du masque de phase en utilisant les propriétés de la diffraction (figure 2.9 (A)). Au point de recombinaison, l’angle entre les deux faisceaux permet de déterminer la valeur de la longueur d’onde de Bragg :

(

)

où φ1 et φ2 représente l’angle des miroirs, θ l’angle de diffraction et λuv la longueur d’onde du laser

utilisé pour l’écriture du réseau. Lorsque φ1 et φ2 sont égaux à π/4−θ/2, la figure d'interférence se

II.2

Laser à fibre dopée : aspects technologiques 51

longueurs d’onde, il suffit d’appliquer une rotation sur les miroirs M1 et M2. On modifie alors le pas de

la figure d’interférence à l’intérieur de la fibre et donc la longueur d’onde de résonance. Celle-ci, représentée sur la figure 2.9(B), montre que si un seul miroir est en rotation, il est possible de sélectionner des longueurs d’onde couvrant la bande C des télécommunications. La rotation du miroir est assurée par un composant piézoélectrique permettant d’obtenir des rotations minimales de 7.10-7

radians. En utilisant la formule (2.8), on constate qu’une variation de l’angle des miroirs de 4.875.10-4

rd entraîne un déplacement de 0.1 nm en longueur d’onde.

Figure 2.9 : Principe du montage interférométrique de type Sagnac[22] _:

(A) Schéma de montage, (B) Longueurs d’onde de Bragg versus l’angle des miroirs.

Pour résumer, le masque de phase fixe une longueur d’onde centrale autour de laquelle s’établit une plage d’accordabilité spectrale. Le fait de pouvoir sélectionner un nombre très important de longueurs d’onde de Bragg avec un seul masque de phase est le principal avantage des montages interférométriques. Afin de maximiser l’efficacité d’écriture, le montage utilise une lentille de focale 30 cm située entre les deux miroirs. Pour réaliser des réseaux plus longs que le diamètre du faisceau UV, il est nécessaire d’utiliser la technique de balayage du masque par le faisceau. Dans cette configuration, la région de la fibre exposée se déplace dans le sens opposé au déplacement du faisceau. Cependant il est à noter que la longueur des réseaux réalisable avec ce montage est limitée à environ 20 mm, ce qui correspond en fait à la dimension utile des miroirs.

II.2

Laser à fibre dopée : aspects technologiques 52