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Nonlinear Propagation in Multimode Optical Fiber Amplifiers

JIMA Mesay
Résumé : 

Les fibres optiques multimodes sont conçues pour transporter plusieurs modes, en raison de leur grand rayon de cœur. En principe, des fibres multimodes actives a? gradient d’indice pourraient être utilisées dans les amplificateurs a? fibre dopées aux ions de terres rares et dans les lasers. De plus, les fibres multimodes pourront aider à surmonter le déficit courant de bande passante des fibres monomodes, grâce aux techniques de multiplexage de mode spatial. Cependant, dans le cas d’une propagation multimodale, les interférences entre modes entraînent une dégradation de la qualité? du faisceau et limitent leur implémentation dans les lasers a? fibre haute puissance et dans les amplificateurs optiques. Une approche possible pour aborder ce problème consiste a? profiter de la non-linéarité Kerr pour induire un auto-nettoyage des faisceaux optiques le long de la propagation. Nous avons effectué une étude numérique en résolvant les équations de propagation par la théorie des modes couplés. En augmentant la puissance du signal d’entrée, nous avons observé des transferts énergétiques entre modes d’ordre élevé vers le mode fondamental, en présence de couplage non linéaire et de gain optique non uniforme au cours de la propagation. Nous avons la propagation non-linéaire dans les fibres multimodes amplificatrices par la résolution directe de l’équation de Schrödinger non-linéaire en présence de gain sature?, de non-line?arite? Kerr et du désordre responsable du couplage aléatoire entre les modes. Nos simulations numériques révèlent qu’en augmentant la puissance du signal d’entrée, la figure de speckles propre de la propagation multimodale se remodèle, après une certaine distance de propagation, vers un faisceau plus brillant. Les modèles numériques, en bon accord avec les résultats expérimentaux connus, montrent comme un faisceau optique pourra être nettoyé et amplifié au même temps.