Accueil du site > Vie de la recherche > Actualités scientifiques > Actualités 2013




Recherchez sur ce site


Repolariser la lumière d’une fibre optique sans perdre d’énergie

4 février 2013

ICB - UMR 6303 , fibre optique , télécommunication , polarisation

Des physiciens français, italiens et russes ont proposé et réalisé un dispositif permettant de repolariser la lumière se propageant dans une fibre optique sans perdre d’énergie et surtout sans ajouter de bruit au signal transporté.

GIF - 2.3 ko
Télécharger le PDF

La polarisation d’un faisceau de lumière, c’est-à-dire la direction d’oscillation du champ électrique de cette onde, évolue de manière aléatoire et imprévisible lors de la propagation dans une fibre optique. Comme la grande majorité des dispositifs optoélectroniques ne fonctionnent qu’avec une seule direction de polarisation, il est nécessaire de repolariser la lumière après propagation. Toutefois, les polariseurs conventionnels font perdre la moitié de l’énergie de l’onde et transforment les fluctuations de polarisation en fluctuations de l’intensité lumineuse. Dans ces travaux, une équipe de physiciens du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne – ICB (CNRS / Université de Bourgogne), associée à un chercheur italien de l’Université de Brescia et à un chercheur russe de l’Université de St-Pétersbourg, viennent de proposer pour la première fois une approche radicalement nouvelle du contrôle de la polarisation basée sur un effet d’optique non linéaire inattendu qui conduit la lumière à s’auto-organiser et ainsi à « condenser » son état de polarisation au cours de sa propagation dans une fibre optique. Cette approche a été démontrée expérimentalement et théoriquement et appliquée à un signal de télécommunication cadencé à 40 Gbit/s. Ce travail a fait l’objet d’un dépôt de brevet et d’une publication dans la revue Scientific Reports. Ce sont les premiers résultats obtenus dans le cadre de l’ERC PETAL sur l’auto-organisation de la lumière dans les fibres optiques.

Cette propriété de la lumière à auto-organiser son état de polarisation lors de sa propagation est basée sur un effet non-linéaire se manifestant au sein d’une fibre optique entre le signal transmis et l’onde réfléchie à l’autre extrémité par un miroir. Ce phénomène d’auto-organisation permet alors d’imposer à un signal optique ayant une polarisation quelconque, une polarisation de sortie fixe, et ce indépendamment de sa polarisation initiale et de son environnement (température, vibrations ou contraintes extérieures). Les physiciens de l’Université de Dijon ont testé expérimentalement cette approche en réalisant un nouvel outil appelé Omnipolariseur capable de contrôler complètement l’état de polarisation d’un signal lumineux. Cette nouvelle fonction optique a ensuite pu être appliquée avec succès à un signal Télécom transportant une information cadencée à 40 Gbit/s. Un très bon accord théorie-expérience a été obtenu par l’intermédiaire d’une approche géométrique développée pour décrire les singularités des systèmes Hamiltoniens. L’approche développée dans cette étude permet d’entrevoir la polarisation de la lumière dans les fibres optiques, non plus comme une variable aléatoire néfaste mais comme un degré de liberté supplémentaire parfaitement contrôlable. Les physiciens travaillent désormais à la prochaine étape de ce projet de recherche qui consiste à généraliser ce concept à d’autres paramètres de la lumière.

Résultat expérimentaux obtenus sur un signal Télécom cadencé à 40 Gbit/s.
Avant le dispositif, la polarisation est arbitraire, ce qui se traduit par un point situé aléatoirement sur la sphère de Poincaré, qui permet de représenter par un vecteur tous les états de polarisation possibles. Dans le domaine temporel, après un dispositif sensible à la polarisation (ici un polariseur), cela se traduit par des impulsions d’amplitudes variables, pour lesquelles il n’est plus possible de distinguer clairement les signaux correspondant aux bits 0 et 1.
Après le dispositif, la polarisation « se fige » sur une seule valeur, correspondant à un pôle de la sphère de Poincaré, ce qui permet, après analyse dans le domaine temporel, de retrouver des impulsions d’amplitude bien précise (bit 1) ou d’amplitude nulle (bit 0).

En savoir plus

A universal optical all-fiber Omnipolarizer, J. Fatome1, S. Pitois1, P. Morin1, E. Assémat1, D. Sugny1, A. Picozzi1, H. R. Jauslin1, G. Millot1, V. V. Kozlov2 et S. Wabnitz3, Nature Scientific Reports, 2, 938 (2012).

Retrouvez l’article de la publication sur la base ouverte HAL

Contact chercheur

Julien Fatome, ingénieur de recherche CNRS, Université de Bourgogne

Informations complémentaires

1 Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB), Univ. de Bourgogne

2 Department of Physics, St.-Petersburg State University, Russia

3 Department of Information Engineering, Universita` di Brescia, Italy

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Simon Jumel,
inp-communication cnrs-dir.fr