Coupleurs à fibre optique

Définition

Un coupleur à fibre optique est un dispositif utilisé dans les systèmes à fibre optique comportant une ou plusieurs fibres d'entrée et une ou plusieurs fibres de sortie, à la différence des dispositifs WDM. Le multiplexeur et le démultiplexeur WDM divisent la lumière de la fibre optique de différentes longueurs d'onde en différents canaux, tandis que les coupleurs à fibre optique divisent la puissance lumineuse et la dirigent vers différents canaux.

Bande passante

La plupart des coupleurs ne fonctionnent que dans une plage de longueurs d'onde limitée (bande passante limitée), car la force de couplage dépend de la longueur d'onde (et souvent aussi de la polarisation). C'est une propriété typique des coupleurs dont le couplage se produit sur une certaine longueur. Les bandes passantes typiques des coupleurs fusionnés sont de quelques dizaines de nanomètres. Dans les lasers et amplificateurs à fibre de forte puissance, les coupleurs à fibre multimode sont souvent utilisés pour combiner le rayonnement de plusieurs diodes laser et le diriger vers la gaine interne de la fibre active.

Structure

Un coupleur à fibre optique de base possède N ports d'entrée et M ports de sortie. N et M sont généralement compris entre 1 et 64. M correspond au nombre de ports d'entrée (un ou plusieurs). N correspond au nombre de ports de sortie et est toujours supérieur ou égal à M. Le nombre de ports d'entrée et de sortie varie selon l'application prévue du coupleur.

La lumière provenant d'une fibre d'entrée peut apparaître sur une ou plusieurs sorties, la distribution de puissance dépendant potentiellement de la longueur d'onde et de la polarisation. Ces coupleurs peuvent être fabriqués de différentes manières. Certains coupleurs utilisent des fibres polies latéralement, permettant d'accéder au cœur de la fibre, tandis que d'autres utilisent des fibres optiques massives, par exemple des microlentilles et des séparateurs de faisceaux, qui peuvent être couplés aux fibres (« fibres en queue de cochon »).

Types

Les coupleurs à fibre optique peuvent être passifs ou actifs. Les coupleurs passifs sont de simples composants à fibre optique utilisés pour rediriger les ondes lumineuses. Ils utilisent des microlentilles, des tiges à gradient d'indice de réfraction (GRIN), des séparateurs de faisceaux, des mélangeurs optiques, ou encore des épissures et des fusions du cœur des fibres optiques. Les coupleurs actifs nécessitent une source d'alimentation externe. Ils reçoivent les signaux d'entrée, puis utilisent une combinaison de détecteurs à fibre optique, de convertisseurs optique-électrique et de sources lumineuses pour transmettre les signaux.

Les types de coupleurs à fibre optique comprennent les répartiteurs optiques, les combinateurs optiques, les coupleurs en X, les coupleurs en étoile et les coupleurs en arbre. Ces dispositifs permettent la transmission d'ondes lumineuses par plusieurs voies.

Les coupleurs à fusion servent à répartir les signaux optiques entre deux fibres, ou à combiner les signaux optiques de deux fibres en une seule. Ils sont fabriqués en fusionnant et en rétrécissant deux fibres ensemble. Cette méthode offre une méthode simple, robuste et compacte pour répartir et combiner les signaux optiques. Les pertes excédentaires typiques sont de seulement 0,2 dB, tandis que les rapports de répartition sont précis à ± 5 % à la longueur d'onde de conception. Ces dispositifs sont bidirectionnels et offrent une faible rétroréflexion. Cette technique est particulièrement adaptée aux coupleurs monomodes et multimodes.

Les coupleurs à fibre optique sont disponibles en bande étroite à fenêtre unique, large bande à fenêtre unique et large bande à double fenêtre. Le coupleur à fenêtre unique fonctionne sur une seule longueur d'onde, tandis que le coupleur à double fenêtre fonctionne sur deux longueurs d'onde. Pour la fibre monomode, il est optimisé pour 1 310 nm et 1 550 nm ; pour la fibre multimode, il est optimisé pour 850 nm et 1 310 nm.

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