Preuve de principe

Pour obtenir une démonstration expérimentale des bénéfices d’utiliser une paire asymétrique à double gaine les fibres A et B, voir tableau 4.2, ont été utilisées pour créer des null coupler dans la plage λ ∈ [650, 1000] nm. Le null coupler obtenu pourra être coupé en deux pour

obtenir une lanterne photonique spécifique modalement pour les modes SLP01 et SLP11+. Nous avons fabriqué cette lanterne photonique dans le but à la fois de démontrer l’efficacité de notre technique et d’obtenir un composant qui puisse être intégré dans un système d’imagerie OCT à 930 nm.

Dans [18], les auteurs font la démonstration qu’il est possible d’utiliser plusieurs modes spatiaux guidés par une fibre à quelques modes pour augmenter l’information obtenue dans une image de OCT. Plus particulièrement, ils démontrent que des modes d’ordre supérieur comme LP11et LP21peuvent être utilisés pour obtenir une image dont le contraste est donné par la dispersion dans les tissus. Intégrer une lanterne photonique spécifique modalement directement dans la tête d’imagerie d’un système OCT aurait plusieurs bénéfices. Le système obtenu serait plus simple (moins de composants). On obtiendrait un bien meilleur ratio signal sur bruit, ce qui donnerait de meilleures images. Le système serait aussi plus rapide, puisqu’on pourrait collecter en parallèle le signal lié à chaque mode spatial. Finalement, une lanterne photonique spécifique modalement permettrait aussi de mesurer la dispersion directionnelle, puisque qu’elle permet de différencier les modes LP11+ et LP11×.

Dans cette optique, nous avons voulu valider le comportement de notre null coupler sur la plage en longueur d’onde allant de λ ∈ [650, 1000] nm. La partie gauche du spectre, λ ∈ [650, 850] nm, se situe près des λCut Off des fibres utilisées et la partie droite du spectre, λ ∈ [850, 1000] nm, est explorée pour déterminer si le dispositif pourrait être intégré dans un système OCT à 930 nm.

À la figure 4.27, on montre le critère d’adiabaticité du coupleur A-B calculé à λ = 730 nm et λ = 930 nm. On y voit que le composant devrait être légèrement plus adiabatique aux grandes longueurs d’onde.

(a) Calcul à λ = 730 nm. (b) Calcul à λ = 930 nm.

On s’attend toutefois à ce que le dispositif soit plus sensible au rayon de courbure aux grandes longueurs d’onde, puisqu’on se situera environs 500 nm au-dessus de la longueur d’onde de coupure des fibres initiales. Les fibres A et B ont des λCut Off de 605 nm et 430 nm respectivement. Des essais pour caractériser leurs pertes en courbure ont été faits sur la plage λ ∈ [650, 1000] nm. Ceci nous a assuré que les fibres individuelles avant étirage ne présentaient aucune perte due aux courbures pour les conditions dans lesquelles nous avons effectué les essais.

De la même manière qu’aux sections 4.1.2 et 4.2.1, un montage en I a été fait pour s’assurer de ne mesurer que le transfert vers le mode LP01 des fibres A et B.

(a) Pertes en excès pour différents effilages.

(b) SLP01 en champ lointain. Excitation de la fibre A. (c) SLP11+ en champ lointain. Excitation de la fibre B.

Figure 4.28 Comportement d’un null coupler A-B sur λ ∈ [650, 1000] nm. En (a) : on montre les pertes en excès du null coupler pour différents effilages. La légende dénote le paramètre L0 de la recette à longueur de zone chaude constante utilisée. En (b) et (c) : on montre une photo du champ lointain des modes SLP01 et SLP11+ à λ = 780 nm. Le coupleur a été coupé en son centre et les modes ont été projetés directement sur une caméra CCD.

À la figure 4.28, on montre les pertes en excès de deux null couplers fabriqués à l’aide des fibres A et B. Les fluctuations observées dans le signal sont attribuables au bruit de la source et de l’OSA. L’absence de battement à l’OSA et les faibles pertes observées sont caractéristiques d’une transformation adiabatique. Ceci est confirmé par les photos en champ lointain des

modes SLP01 et SLP11.

On peut aussi remarquer que le coupleur fabriqué avec L0 = 1 mm présente moins de pertes aux grandes longueurs d’onde. Ceci correspond bien au comportement prévu par les critères d’adiabaticité à 730 et 930 nm. En utilisant une recette L0 = 1 mm (correspond à une pente normalisée de 10−3 µm−1) on passe à ras le critère d’adiabaticité SLP01−21× à 730 nm, mais pas à 930 nm. On s’attend donc à ce que le composant soit plus facilement adiabatique à de grandes longueurs d’onde.

Pour l’essai fabriqué à L0 = 5 mm, on remarque que les pertes augmentent sur la plage λ ∈ [850, 1000] nm. En général, un guide d’onde est plus sensible aux perturbations à mesure qu’on s’éloigne de λCut Off vers les grandes longueurs d’onde, on peut donc s’attendre à ce que ce soit toujours le cas. Toutefois, il n’est pas clair exactement à quoi sont attribuables ces pertes supplémentaires. Elles pourraient provenir d’une légère courbure dans la structure, d’une transformation qui ne serait pas tout à fait homothétique lors de l’étirage ou encore d’une légère diffusion des dopants lors de l’étirage.

Les propriétés mécaniques du demi-coupleur changent énormément selon qu’on utilise une longueur de zone chaude L0 = 10 mm ou 5 mm (l’ITR finale étant identique). Un demi- coupleur fabriqué avec L0 = 10 mm est si souple qu’il se déforme sous l’action de micro- courants d’air présent dans le laboratoire. Quelques essais faisant intervenir des recettes à longueur de zone chaude plus courte L ∈ [1, 5] mm nous ont permis d’obtenir des demi- coupleurs à la fois adiabatiques et rigides.

Les null couplers faits de fibre à double gaine A et B sont aussi beaucoup plus faciles à fabriquer que les null couplers faits à partir de fibres à saut unique, voir figure 4.21. Ils présentent aussi des pertes en excès inférieures et une meilleure pureté modale. En effet, aucun signal n’a pu être mesuré à la sortie de la fibre B lorsque nous injections par la fibre A. Nous ne pouvons donc pas estimer la pureté modale à partir des signaux aux sorties comme nous l’avions fait pour les null couplers faits de fibres à saut unique. Le critère d’adiabaticité nous suggère que le couplage se fait principalement avec le mode SLP21×et que celui-ci couple ensuite avec des modes d’ordre supérieur. Aucun signal n’est visible dans la fibre B, puisque la courbe SLP01−11+se situe environ un facteur 10 au-dessus de la pente normalisée fabriquée.