Utilisateur:Démosthène/Brouillons/Coupleur (optique)

Un exemple de coupleur en «Y».

Schéma d'un résonnateur fibré faisant intervenir un coupleur en «X» (au point 4).

En optique, un coupleur est un dispositif fibré reliant une ou plusieurs entrées à une ou plusieurs sorties. La lumière incidente est répartie entre les différentes sorties selon une distribution de puissance qui dépend en général de la longueur d'onde et de la polarisation de la lumière.

Généralités

Les coupleurs les plus fréquemment utilisés en optique présentent une entrée et deux sorties (structure en «Y», appelée tee coupler en anglais), ou bien deux entrées et deux sorties (en «X»). Ils correspondent aux équivalent fibrés des séparatrices (un faisceau entrant, deux faisceaux sortants avec des puissances possiblement différentes sur chaque bras), ou des mélangeurs. Cela fait de ces dispositifs des éléments clés des montages optiques fibrés, ils permettent par exemple de faire de la détection équilibrée ou de l'interférométrie entièrement fibrée.

• Tee Couplers (en «Y»): Pour les télécommunications optiques, ce sont surtout les coupleurs en «Y» qui sont utilisés, en particulier pour fabriquer des intersections entre un bus et un terminal. Néanmoins, les importantes pertes qui ont lieu à chaque intersection (division du faisceau incident, perte aux interfaces des fibres et pertes à l'intérieur du coupleur) empêchent ce système d'être utilisé sur un grand nombre de connexions. D'autre part, le système complet doit pouvoir accepter une grande gamme dynamique car les différences de puissances à la sortie d'un coupleur en début de bus et en fin de bus peuvent être assez grandes (de l'ordre de 30 dB pour dix coupleurs 90/10 alignés).

• Star Couplers (en «X»): Les coupleurs en étoile sont fréquemment utilisés en laboratoire d'optique car ils sont très précis sur la division en intensité et sur la conservation de la phase. Ils résistent particulièrement bien aux petits variations de longueur d'onde. Cependant, lorsque le nombre de branches est faible, leurs pertes internes sont assez conséquentes (supérieures à 1 dB). Il est toutefois possible de trouver des coupleurs en X ayant de très faibles pertes internes, mais la seule technologie permettant de les réaliser est celle des guides d'ondes planaires couplés. Dans ce cas, ils deviennent très sensibles aux variations de longueur d'onde.. Ils ont également très utilisés en télécommunication. Les coupleurs sensibles à la longueur d'onde sont par exemple utilisés pour le multiplexage optique, plus connu sous le nom de phasar.

Fabrication

La plupart des coupleurs sont des "boites noires" pour l'utilisateur et la connaissance de leur structure intervient peu dans leur utilisation. Néanmoins, on distingue les coupleurs ayant des prises femelles et les coupleurs ayant des prises mâle (plus fréquents). Ce second type est plus flexible car il permet de choisir un type particulier de connecteurs. D'autre part, les connecteurs sont dans ce cas des bouts de fibre que l'on peut dérouler, cela permet de travailler sur de plus grands espaces.

• Coupleurs fusionnés: Dans le cas de coupleurs en étoile, plusieurs fibres sont torsadées avant d'être fondues ensemble. Il est également possible par cette technique de faire un coupleur réflectif. La distance fondue est typiquement de l'ordre de 2,5 mm. Si toutes les fibres impliquées sont monomodes, alors le coupleur est limité en termes de performances. En particulier, il n'est pas possible de combiner deux entrées de même fréquence optique dans un coupleur monomode sans s'exposer à de fortes pertes de puissance. Cependant, cette limite n'apparaît pas lorsqu'on injecte plusieurs longueurs d'onde: pour ces cas, il existe des coupleurs spécifiques limitant les pertes.

• Guide d'onde planaire: Il est également possible de réaliser des coupleurs optiques en utilisant des guides d'onde planaires. Ces guides sont généralement réalisés par photolithographie sur un substrat de silice, de manière analogue à la conception de semiconducteurs classiques. Le guide d'onde déposé sur le substrat est d'indice de refraction supérieur à celui du substrat de manière à assurer le guidage par réflexion totale. Ces coupleurs fonctionnent par séparation en Y : la répartion des puissance dans les deux bras fils dépend directement de l'angle qu'ils font avec le bras mère. Ainsi, si les deux angles sont égaux, on aura un coupleur 50/50.

• Couplage par ondes évanescentes: Il est également possible d'utiliser les propriétés de rayonnement en champ proche des fibres pour effectuer un couplage entre elles. En approchant très près deux fibres parallèles, on observe un transfert périodique de la puissance: la répartition de puissance en sortie de coupleur dépend uniquement de la distance sur laquelle les deux fibres ont été couplées.

Références

Cet article est inspiré de sa version anglophone. [1]

Bibliographie

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• (en) Donald Sterling et Léo Chartrand, Technician's Guide to Fiber Optics, Cengage Learning, 2003 (ISBN 1401812708), p. 202-212