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Université Jean Monnet - Saint-Etienne (20/12/2001), Olivier Parriaux (Dir.)
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Etude et réalisation de multiplexeurs insertion-extraction à réseaux de Bragg
David Mechin1

L'apparition des dernières applications de l'internet à haut débit engendre une augmentation importante des échanges d'informations à travers le monde. Pour éviter une saturation inexorable du réseau de télécommunications, les liaisons par fibre optique avec multiplexage en longueur d'onde (DWDM) se généralisent pour permettre la transmission de données avec un débit actuel maximum de 1Tbit/s. L'aiguillage en longueur d'onde des signaux entre les différentes boucles de ce type de réseau est réalisé à l'aide de Multiplexeurs Insertion- Extraction (MIE). Ce mémoire est consacré à l'étude et à la réalisation de deux MIE réalisés par photoinscription de réseaux de Bragg (=filtres sélectifs en longueur d'onde photoinscrits par un champ d'interférence de lumière laser UV) dans des guides optiques à coeur dopé en germanium. Le premier MIE étudié lors de cette thèse est réalisé sur la base d'un coupleur directif en optique intégrée SiO2/Si dans la zone de couplage duquel deux réseaux de Bragg ont été photoinscrits. Le travail a consisté à améliorer à la fois la fabrication des guides optiques (diminution de leur biréfringence) ainsi que leur photoinscription (meilleure apodisation de la réponse spectrale du spectre réfléchi). La conception et la réalisation de premiers prototypes permettant l'extraction de canaux espacés de 200 GHz ont alors pu être effectuées. La deuxième étude se concentre, quant à elle, sur l'optimisation d'un MIE plus mature basé sur un interféromètre de Mach-Zehnder à réseaux de Bragg réalisé en fibre bicoeur. L'influence néfaste du déphasage engendré par les réseaux de Bragg sur la réponse spectrale de l'interféromètre a été discutée et minimisée. La reconstruction de la dispersion chromatique de ces réseaux via la réponse spectrale de l'interféromètre a aussi été étudiée. Des composants industrialisables pour réseaux d'espacements intercanaux de 100 GHz et 50 GHz ont alors pu être réalisés.
1:  FT R&D - France Télécom Recherche & Développement
Multiplexeur insertion-extraction – photoinscription – réseaux de Bragg – coupleur directif – optique intégrée – silice/silicium (SiO2/Si) – apodisation – biréfringence – interféromètre de Mach-Zehnder – fibre bicoeur – Photosensibilité – silice dopée Germanium – Stabilité temporelle et thermique – Add-drop – multiplexeur

The development of the internet has generated a large increase in data transmission all over the world. To avoid an inexorable saturation of the telecommunication network, Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) transmission, using optical signals at different wavelength in optical fibers, is one of the solutions to obtain a data rate up to 1Tbit/s. Routing these signals in this kind of network can be done using Optical Add Drop Multiplexers (OADM).
My PhD was concerned with the study and the construction of two different OADMs based on photoinduced Bragg gratings, which are actually optical filters written with an interference pattern of UV light on a photosensitive germanium doped optical waveguide. The thermal stability of these gratings and the origin of their photosensibility was also considered.
The first OADM studied was based on an integrated SiO2/Si coupler configuration including two Bragg gratings in the coupling zone of the coupler. The work consisted of improving the construction of the waveguide (getting a lower birefringence, lower loss...) as well as the photoinscription process (better apodisation of the spectral response of the grating, higher isolation...). The fabrication of the first prototypes, allowing the routing of channels separated by 200GHz, was then achieved.
The second study was about the optimisation of a twin-core fiber-based OADM, in which the Bragg gratings are placed in the central part of a Mach-Zehnder interferometer. Theoretical investigations, such as the study of the influence of the phase mismatch induced by the gratings on the interferometer, were carried out and lead to the improvement of the specifications of the component. Furthermore, a low value of the Bit Error Rate (BER) induced by the insertion of this OADM in a metropolitan network (2.5Gbit/s, NRZ signal) and negligible temperature and polarization sensitivities were measured, so that the first marketable items for routing data in networks with interchannel spacing of 100GHz and 50GHz were achieved at the end of my PhD.
Add-drop multiplexer – Bragg grating – integrated directional coupler – SiO2/Si – Apodization – birefringence – Pigtailing. twin-core fiber – Mach-Zehnder interferometer – photosensibility – Ge-doped silica. Temporal and thermal stability

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